Kao glavni senzori plina u čvrstom stanju, nano metalni oksidni poluvodički senzori plina se široko koriste u industrijskoj proizvodnji, praćenju okoliša, zdravstvu i drugim poljima zbog svoje visoke osjetljivosti, niske cijene proizvodnje i jednostavnog mjerenja signala.Trenutno se istraživanja o poboljšanju svojstava senzora gasa nanometalnih oksidnih materijala za senzore uglavnom fokusiraju na razvoj metalnih oksida u nanorazmjerima, kao što su nanostruktura i modifikacija dopinga.

Senzorni materijali za poluvodičke nanometalne okside su uglavnom SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, itd. Komponente senzora su i dalje najčešće korišteni otporni plinski senzori, a neotporni senzori plina se također brže razvijaju.

Trenutno je glavni istraživački pravac priprema strukturiranih nanomaterijala sa velikom specifičnom površinom, kao što su nanocijevi, nizovi nano štapića, nanoporozne membrane, itd. kako bi se povećao kapacitet adsorpcije gasa i brzina difuzije gasa, a time i poboljšala osjetljivost i brzina odgovora na gas materijala.Elementarno dopiranje metalnog oksida, ili konstrukcija nanokompozitnog sistema, uvedeni dopant ili kompozitne komponente mogu igrati katalitičku ulogu, a također mogu postati pomoćni nosač za konstruiranje nanostrukture, čime se poboljšava ukupna učinkovitost senzora za plin. materijala.

1. Korišteni materijali za senzor plina nano kalaj oksid (SnO2)

Kalitar oksid (SnO2) je vrsta opće osjetljivog materijala osjetljivog na plin.Ima dobru osjetljivost na plinove kao što su etanol, H2S i CO. Njegova osjetljivost na plin ovisi o veličini čestica i specifičnoj površini.Kontrola veličine SnO2 nanopraha je ključ za poboljšanje osjetljivosti na plin.

Na osnovu mezoporoznih i makroporoznih prahova nano kalajnog oksida, istraživači su pripremili senzore debelog filma koji imaju veću katalitičku aktivnost za oksidaciju CO, što znači veću aktivnost senzora gasa.Osim toga, nanoporozna struktura je postala vruća tačka u dizajnu materijala za osjetljivost na plin zbog svog velikog SSA, bogatih kanala za difuziju plina i prijenosa mase.

2. Korišteni materijali za senzor plina nano željezni oksid (Fe2O3)

Gvozdeni oksid (Fe2O3)ima dva kristalna oblika: alfa i gama, od kojih se oba mogu koristiti kao materijali za osjetljivost na plin, ali njihova svojstva osjetljiva na plin imaju velike razlike.α-Fe2O3 pripada strukturi korunda, čija su fizička svojstva stabilna.Mehanizam za detekciju gasa je površinski kontrolisan, a osetljivost mu je niska.γ-Fe2O3 pripada strukturi spinela i metastabilan je.Njegov mehanizam senzora gasa je uglavnom kontrola otpora tela. Ima dobru osetljivost, ali lošu stabilnost, i lako se menja u α-Fe2O3 i smanjuje osetljivost na gas.

Trenutna istraživanja se fokusiraju na optimizaciju uslova sinteze za kontrolu morfologije nanočestica Fe2O3, a zatim na provjeru odgovarajućih materijala osjetljivih na plin, kao što su α-Fe2O3 nanozraci, porozne α-Fe2O3 nanošipke, monodisperzne α-Fe2O3 nanostrukture, mezoe2O3 α nanomaterijali itd.

3. Korišteni materijali za senzor plina nano cinkov oksid (ZnO)
Cink oksid (ZnO)je tipičan površinski kontroliran materijal osjetljiv na plin.Gasni senzor na bazi ZnO ima visoku radnu temperaturu i lošu selektivnost, što ga čini daleko manje korištenim od nanoprašaka SnO2 i Fe2O3.Stoga je priprema nove strukture ZnO nanomaterijala, doping modifikacija nano-ZnO radi smanjenja radne temperature i poboljšanja selektivnosti u fokusu istraživanja nano ZnO gas senzornih materijala.

Trenutno je razvoj monokristalnih nano-ZnO gasnih senzora jedan od graničnih pravaca, kao što su ZnO monokristalni nanošipčasti gasni senzori.

4. Korišteni materijali za senzor plina Nano Indium Oxide (In2O3)
Indijum oksid (In2O3)je novi n-tip poluprovodničkih gasnih senzorskih materijala.U poređenju sa SnO2, ZnO, Fe2O3, itd., ima širok pojas, malu otpornost i visoku katalitičku aktivnost, te visoku osjetljivost na CO i NO2.Porozni nanomaterijali predstavljeni nano In2O3 su jedno od nedavnih žarišta istraživanja.Istraživači su sintetizirali uređene mezoporozne In2O3 materijale pomoću replikacije šablona mezoporoznog silicijum dioksida.Dobijeni materijali imaju dobru stabilnost u rasponu od 450-650 °C, pa su pogodni za gasne senzore sa višim radnim temperaturama.Oni su osjetljivi na metan i mogu se koristiti za praćenje eksplozija u koncentraciji.

5. Korišteni materijali za senzore plina nano volfram oksid (WO3)
WO3 nanočesticeje poluvodički materijal spoja prelaznih metala koji je široko proučavan i primijenjen zbog svojih dobrih svojstava osjetljivosti na plin.Nano WO3 ima stabilne strukture kao što su triklinska, monoklinska i ortorombna.Istraživači su pripremili nanočestice WO3 metodom nano-lijevanja koristeći mezoporozni SiO2 kao šablon.Utvrđeno je da monoklinske nanočestice WO3 prosječne veličine 5 nm imaju bolje performanse senzora gasa, a parovi senzora dobijeni elektroforetskim taloženjem nanočestica WO3 Niske koncentracije NO2 imaju visok odziv.

Homogena raspodjela nanoklastera heksagonalne faze WO3 sintetizirana je hidrotermalnom metodom jonske izmjene.Rezultati testa osjetljivosti na plin pokazuju da nanoklasterirani plinski senzor WO3 ima nisku radnu temperaturu, visoku osjetljivost na aceton i trimetilamin i idealno vrijeme oporavka, što otkriva dobre izglede za primjenu materijala.

6. Korišteni materijali za senzor plina Nano Titanium Dioxide (TiO2)
Titanijum dioksid (TiO2)Materijali za senzor gasa imaju prednosti dobre termičke stabilnosti i jednostavnog procesa pripreme, te su postepeno postali još jedan vrući materijal za istraživače.Trenutno se istraživanje nano-TiO2 gasnog senzora fokusira na nanostrukturu i funkcionalizaciju TiO2 senzornih materijala korištenjem nanotehnologije u nastajanju.Na primjer, istraživači su napravili mikro-nano šuplja TiO2 vlakna koaksijalnom tehnologijom elektropredenja.Koristeći tehnologiju premiksanog stajaćeg plamena, unakrsna elektroda se više puta stavlja u prethodno izmiješani stajaći plamen s titanijum tetraizopropoksidom kao prekursorom, a zatim direktno uzgaja da formira poroznu membranu s TiO2 nanočesticama, što je osjetljiv odgovor na CO. Istovremeno raste naređeni TiO2 niz nanocijevi anodizacijom i primjenjuje ga na detekciju SO2.

7. Nano oksidni kompoziti za materijale za senzore gasa
Senzibilna svojstva nano metalnih oksida u prahu materijala za senzore mogu se poboljšati dopiranjem, koje ne samo da prilagođava električnu provodljivost materijala, već i poboljšava stabilnost i selektivnost.Dopiranje elemenata plemenitih metala je uobičajena metoda, a elementi kao što su Au i Ag se često koriste kao dodaci za poboljšanje performansi senzora plina nano praha cink oksida.Nanooksidni kompozitni senzorski materijali za plin uglavnom uključuju Pd dopiran SnO2, γ-Fe2O3 dopiran Pt i senzorni materijal šuplje sfere In2O3 s dodatkom više elemenata, što se može realizirati kontrolom aditiva i senzorom temperature kako bi se ostvarila elektivna detekcija NH3, H2S i CO Osim toga, WO3 nano film je modificiran slojem V2O5 kako bi se poboljšala porozna površinska struktura WO3 filma, čime se poboljšava njegova osjetljivost na NO2.

Trenutno su kompoziti grafen/nano-metalni oksid postali žarište u materijalima senzora za plin.Grafen/SnO2 nanokompoziti su naširoko korišteni kao materijali za detekciju amonijaka i NO2.