Som de vigtigste faststofgassensorer er nanometaloxid-halvledergassensorer meget udbredt i industriel produktion, miljøovervågning, sundhedspleje og andre områder på grund af deres høje følsomhed, lave produktionsomkostninger og enkle signalmålinger.På nuværende tidspunkt fokuserer forskning i forbedring af gassensing-egenskaber af nanometaloxid-sensormaterialer hovedsageligt på udviklingen af ​​nanoskala metaloxider, såsom nanostruktur og dopingmodifikation.

Nanometaloxid-halvledersensorer er hovedsageligt SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2 osv. Sensorkomponenterne er stadig de mest udbredte resistive gassensorer, ikke-resistive gassensorer udvikles også hurtigere.

På nuværende tidspunkt er hovedforskningsretningen at fremstille strukturerede nanomaterialer med stort specifikt overfladeareal, såsom nanorør, nanorod-arrays, nanoporøse membraner osv. for at øge gasadsorptionskapaciteten og gasdiffusionshastigheden og dermed forbedre følsomheden og reaktionshastigheden til gas af materialerne.Den elementære doping af metaloxidet, eller konstruktionen af ​​nanokompositsystemet, det indførte doteringsmiddel eller de sammensatte komponenter kan spille en katalytisk rolle og kan også blive en hjælpebærer til at konstruere nanostrukturen, og derved forbedre sensorens overordnede gasfølende ydeevne. materialer.

1. Anvendte gassensormaterialer Nano Tin Oxide (SnO2)

Tinoxid (SnO2) er en slags generelt følsomt gasfølsomt materiale.Den har god følsomhed over for gasser som ethanol, H2S og CO. Dens gasfølsomhed afhænger af partikelstørrelsen og det specifikke overfladeareal.Styring af størrelsen af ​​SnO2 nanopulver er nøglen til at forbedre gassens følsomhed.

Baseret på mesoporøse og makroporøse nano-tinoxidpulvere forberedte forskerne tykfilmssensorer, der har højere katalytisk aktivitet til CO-oxidation, hvilket betyder højere gassensing-aktivitet.Derudover er den nanoporøse struktur blevet et hot spot i design af gasfølende materialer på grund af dens store SSA, rige gasdiffusion og masseoverførselskanaler.

2. Anvendte gassensormaterialer Nanojernoxid (Fe2O3)

Jernoxid (Fe2O3)har to krystalformer: alfa og gamma, som begge kan bruges som gasfølende materialer, men deres gasfølende egenskaber er store forskelle.α-Fe2O3 tilhører korundstruktur, hvis fysiske egenskaber er stabile.Dens gasfølende mekanisme er overfladestyret, og dens følsomhed er lav.γ-Fe2O3 tilhører spinelstrukturen og er metastabil.Dens gasfølende mekanisme er hovedsageligt kropsmodstandskontrol. Den har god følsomhed, men dårlig stabilitet og er let at ændre til α-Fe2O3 og reducere gasfølsomheden.

Den nuværende forskning fokuserer på at optimere syntesebetingelserne for at kontrollere morfologien af ​​Fe2O3 nanopartikler og derefter screening for egnede gasfølsomme materialer, såsom α-Fe2O3 nanostråler, porøse α-Fe2O3 nanorods, monodisperse α-Fe2O3 nanostrukturer, mesoporer α-Fe2O3. nanomaterialer mv.

3. Anvendte gassensormaterialer Nano Zink Oxide (ZnO)
Zinkoxid (ZnO)er et typisk overfladekontrolleret gasfølsomt materiale.Den ZnO-baserede gassensor har en høj driftstemperatur og dårlig selektivitet, hvilket gør den langt mindre udbredt end SnO2 og Fe2O3 nanopulvere.Derfor er udarbejdelsen af ​​en ny struktur af ZnO-nanomaterialer, dopingmodifikation af nano-ZnO for at reducere driftstemperaturen og forbedre selektiviteten i fokus for forskningen i nano-ZnO-gasfølende materialer.

På nuværende tidspunkt er udviklingen af ​​enkeltkrystal nano-ZnO gasfølende element en af ​​grænseretningerne, såsom ZnO enkeltkrystal nanorod-gassensorer.

4. Anvendte gassensormaterialer Nano Indium Oxide (In2O3)
Indiumoxid (In2O3)er et fremvoksende n-type halvledergasfølende materiale.Sammenlignet med SnO2, ZnO, Fe2O3 osv., har den et bredt båndgab, lille resistivitet og høj katalytisk aktivitet og høj følsomhed over for CO og NO2.Porøse nanomaterialer repræsenteret af nano In2O3 er et af de seneste forskningshotspots.Forskerne syntetiserede bestilte mesoporøse In2O3-materialer ved hjælp af mesoporøs silica-skabelonreplikation.De opnåede materialer har god stabilitet i området 450-650 °C, så de er velegnede til gassensorer med højere driftstemperaturer.De er følsomme over for metan og kan bruges til koncentrationsrelateret eksplosionsovervågning.

5. Anvendte gassensormaterialer Nano Tungsten Oxide (WO3)
WO3 nanopartiklerer et overgangsmetal sammensat halvledermateriale, som er blevet bredt undersøgt og anvendt for sin gode gasfølende egenskab.Nano WO3 har stabile strukturer som triklinisk, monoklinisk og ortorhombisk.Forskerne fremstillede WO3-nanopartikler ved hjælp af nanostøbningsmetode ved hjælp af mesoporøs SiO2 som skabelon.Det blev fundet, at de monokliniske WO3 nanopartikler med en gennemsnitlig størrelse på 5 nm har bedre gassensing ydeevne, og sensorparrene opnået ved elektroforetisk aflejring af WO3 nanopartikler Lave koncentrationer af NO2 har en høj respons.

Den homogene fordeling af hexagonal fase WO3 nanoclusters blev syntetiseret ved ionbytter-hydrotermisk metode.Gasfølsomhedstestresultaterne viser, at WO3 nanoclustered gassensoren har lav driftstemperatur, høj følsomhed over for acetone og trimethylamin og en ideel responsgenvindingstid, hvilket afslører gode muligheder for anvendelse af materialet.

6. Anvendte gassensormaterialer Nano Titanium Dioxide (TiO2)
Titaniumdioxid (TiO2)gasfølende materialer har fordelene ved god termisk stabilitet og enkel fremstillingsproces og er efterhånden blevet endnu et varmt materiale for forskere.På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen i nano-TiO2-gassensor på nanostrukturen og funktionaliseringen af ​​TiO2-sensormaterialer ved at bruge ny nanoteknologi.For eksempel har forskere lavet hule TiO2-fibre i mikro-nano-skala ved koaksial elektrospinningsteknologi.Ved hjælp af den forblandede stillestående flamme-teknologi placeres krydselektroden gentagne gange i en forblandet stillestående flamme med titantetraisopropoxid som forstadium, og dyrkes derefter direkte til dannelse af den porøse membran med TiO2 nanopartikler, som er følsom respons på CO. Samtidig vokser den bestilte TiO2 nanorør array ved anodisering og anvender det til påvisning af SO2.

7. Nanooxidkompositter til gasfølende materiale
De gasfølende egenskaber af nanometaloxidpulvers følermaterialer kan forbedres ved doping, som ikke kun justerer materialets elektriske ledningsevne, men også forbedrer stabiliteten og selektiviteten.Doping af ædelmetalelementer er en almindelig metode, og elementer som Au og Ag bruges ofte som dopingmidler for at forbedre nanozinkoxidpulverets gasfølende ydeevne.Nanooxid-kompositgasfølende materialer omfatter hovedsageligt Pd-doteret SnO2, Pt-doteret γ-Fe2O3 og multi-element tilføjet In2O3 hulkugle-sensormateriale, som kan realiseres ved at kontrollere tilsætningsstoffer og måle temperatur for at realisere elektiv detektion af NH3, H2S og CO Derudover er WO3 nanofilm modificeret med et lag af V2O5 for at forbedre den porøse overfladestruktur af WO3-film og derved forbedre dens følsomhed over for NO2.

På nuværende tidspunkt er kompositter af grafen/nano-metaloxid blevet et hotspot i gassensormaterialer.Grafen/SnO2 nanokompositter er blevet brugt i vid udstrækning som ammoniakdetektion og NO2-sensormaterialer.