Com a principals sensors de gas d’estat sòlid, els sensors de gas de l’òxid de metall nano s’utilitzen àmpliament en la producció industrial, el control ambiental, l’atenció sanitària i altres camps per la seva alta sensibilitat, un baix cost de fabricació i una mesura simple del senyal. Actualment, les investigacions sobre la millora de les propietats de detecció de gas dels materials de detecció d’òxids nano metàl·lics se centren principalment en el desenvolupament d’òxids metàl·lics a nanoescala, com la nanoestructura i la modificació del dopatge.

Els materials de detecció d'òxid de metall nano són principalment SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, etc. Els components del sensor són encara els sensors de gas resistents més utilitzats, els sensors de gasos no resistents també s'estan desenvolupant més ràpidament.

Actualment, la principal direcció de la investigació és preparar nanomaterials estructurats amb una gran superfície específica, com ara nanotubs, matrius de nanorodes, membranes nanoporoses, etc. Per augmentar la capacitat d’adsorció de gas i la taxa de difusió del gas i, per tant, millorar la sensibilitat i la velocitat de resposta al gas dels materials. El dopatge elemental de l’òxid metàl·lic, o la construcció del sistema nanocomposit, el dopant o components compostos introduïts poden tenir un paper catalític i també pot convertir -se en un portador auxiliar per construir la nanoestructura, millorant així el rendiment global de la detecció de gas dels materials de detecció.

1. Materials de detecció de gas utilitzats a l’òxid de llauna nano (SNO2)

L’òxid d’estany (Sno2) és una mena de material sensible al gas sensible general. Té una bona sensibilitat a gasos com l’etanol, H2S i CO. La seva sensibilitat al gas depèn de la mida de les partícules i de la superfície específica. El control de la mida de la nanopowder SNO2 és la clau per millorar la sensibilitat al gas.

Basat en pols d’òxid de nano mesoporós i macroporós, els investigadors van preparar sensors de pel·lícula gruixuda que tenen una activitat catalítica més elevada per a l’oxidació de CO, cosa que significa una major activitat de detecció de gas. A més, l’estructura nanoporosa s’ha convertit en un punt calent en el disseny de materials de detecció de gas a causa de la seva gran SSA, la rica difusió de gasos i els canals de transferència de massa.

2. Materials de detecció de gas utilitzats a l’òxid de ferro nano (Fe2O3)

L’òxid de ferro (Fe2O3)Té dues formes de cristall: alfa i gamma, ambdues que es poden utilitzar com a materials de detecció de gas, però les propietats de detecció de gas tenen grans diferències. α-Fe2O3 pertany a l'estructura del corundum, les propietats físiques de les quals són estables. El seu mecanisme de detecció de gas està controlat per superfície i la seva sensibilitat és baixa. γ-FE2O3 pertany a l'estructura de la spinel i és metastable. El seu mecanisme de detecció de gas és principalment el control de la resistència corporal. Té una bona sensibilitat, però una mala estabilitat i és fàcil de canviar a α-Fe2O3 i reduir la sensibilitat al gas.

La investigació actual se centra en optimitzar les condicions de síntesi per controlar la morfologia de les nanopartícules Fe2O3, i després el cribratge de materials adequats al gas sensibles, com els nanobeams α-Fe2O3, els nanorodes α-Fe2O3 porosos, les nanorodes monodisperse α-Fe2O3, els mesopores α-Fe2o3 nanomaterials, etc.

3. Materials de detecció de gas utilitzats òxid de zinc nano (Zno)
L’òxid de zinc (Zno)és un material sensible al gas controlat per superfície. El sensor de gas basat en ZNO té una temperatura de funcionament elevada i una mala selectivitat, cosa que la fa molt menys utilitzada que els nanopowders SNO2 i Fe2O3. Per tant, la preparació de la nova estructura de nanomaterials ZnO, la modificació de dopatge de Nano-Zno per reduir la temperatura de funcionament i millorar la selectivitat és el focus de la investigació en materials de detecció de gas Nano Zno.

Actualment, el desenvolupament de l’element de detecció de gas nano-zno de cristall únic és una de les indicacions de frontera, com ara els sensors de gas de nanorod de cristall únic ZnO.

4. Materials de detecció de gas utilitzats a l’òxid d’indium nano (in2O3)
L’òxid d’Indium (IN2O3)és un material emiconductor de tipus semiconductor de tipus N. En comparació amb SNO2, ZNO, Fe2O3, etc., té una gran bretxa de banda, una petita resistivitat i una alta activitat catalítica i alta sensibilitat a CO i NO2. Els nanomaterials porosos representats per Nano in2O3 són un dels punts de recerca recents de la investigació. Els investigadors van sintetitzar els materials Mesoporosos In2O3 ordenats mitjançant una replicació de plantilla de sílice mesoporosa. Els materials obtinguts tenen una bona estabilitat en un rang de 450-650 ° C, de manera que són adequats per a sensors de gas amb temperatures de funcionament més elevades. Són sensibles al metà i es poden utilitzar per al control d’explosions relacionats amb la concentració.

5. Materials de detecció de gas utilitzats a l'òxid de tungstè nano (WO3)
WO3 Nanopartículesés un material semiconductor de compostos metàl·lics de transició que ha estat àmpliament estudiat i aplicat per la seva bona propietat de detecció de gas. Nano WO3 té estructures estables com triclíniques, monoclíniques i ortorhombiques. Els investigadors van preparar nanopartícules WO3 mitjançant un mètode de nano-casting mitjançant SiO2 mesoporós com a plantilla. Es va trobar que les nanopartícules monoclíniques WO3 amb una mida mitjana de 5 nm tenen un millor rendiment de la detecció de gas i que els parells de sensors obtinguts per deposició electroforètica de nanopartícules WO3 baixes concentracions de NO2 tenen una resposta elevada.

La distribució homogènia de nanoclústers de fase hexagonal WO3 es va sintetitzar mitjançant un mètode d’intercanvi d’ions-hidrotermals. Els resultats de la prova de sensibilitat al gas mostren que el sensor de gas nanoclustered WO3 té una temperatura de funcionament baixa, una alta sensibilitat a l’acetona i el temps de recuperació de la resposta i la resposta ideal, revelant una bona perspectiva d’aplicació del material.

6. Materials de detecció de gas utilitzats diòxid de titani nano (TiO2)
Diòxid de titani (TIO2)Els materials de detecció de gasos tenen els avantatges d’una bona estabilitat tèrmica i un procés de preparació simple i s’han convertit gradualment en un altre material calent per als investigadors. Actualment, la investigació sobre el sensor de gas Nano-TiO2 se centra en la nanoestructura i la funcionalització dels materials de detecció de TiO2 mitjançant la nanotecnologia emergent. Per exemple, els investigadors han fet fibres TiO2 buides de micro-nano-escala mitjançant tecnologia d’electrospinning coaxial. Utilitzant la tecnologia de flama estancada premezitzada, l’elèctrode creu es col·loca repetidament en una flama estancada premezada amb titraisopropòxid de titani com a precursor, i després es cultiva directament per formar la membrana porosa amb nanopartícules TiO2, que és una resposta sensible a CO. Grow simultàniament, la simultània de tio2 nanotubs ordenada per l’arratge de nanotubs per anodització i s’aplica i s’aplica a la detecció de SO2.

7. Composites d'òxid nano per a material de detecció de gasos
Les propietats de detecció de gas dels materials de detecció de l’òxids de metall nano es poden millorar mitjançant dopatge, que no només ajusta la conductivitat elèctrica del material, sinó que també millora l’estabilitat i la selectivitat. El dopatge d’elements de metalls preciosos és un mètode comú i sovint s’utilitzen elements com Au i Ag com a dopants per millorar el rendiment de la detecció de gas de la pols d’òxid de zinc nano. Els materials de detecció de gas compost de gas compost de nano òxid inclouen principalment SNO2 doped PD, DOP-FE2O3 dopat amb PT i el material de detecció d’esfera buida en 2o3 de la pel·lícula WO3, millorant així la seva sensibilitat al No2.

Actualment, els compostos d’òxid de grafè/nano-metall s’han convertit en un punt de vista en materials del sensor de gas. Els nanocomposites de grafè/SNO2 s’han utilitzat àmpliament com a detecció d’amoníac i materials de detecció de NO2.