Som vigtigste faststofgassensorer er nano metaloxid-halvledergassensorer vidt brugt i industriel produktion, miljøovervågning, sundhedsvæsen og andre felter til deres høje følsomhed, lave produktionsomkostninger og enkle signallemåling. På nuværende tidspunkt fokuserer forskning om forbedring af gasfølsomhedsegenskaber af nano -metaloxidfølsommaterialer hovedsageligt på udviklingen af ​​nanoskala metaloxider, såsom nanostruktur og dopingmodifikation.

Nano metaloxid-halvlederfølende materialer er hovedsageligt SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, IN2O3, WO3, TiO2 osv. Sensorkomponenterne er stadig de mest anvendte resistive gassensorer, ikke-resistensive gasføler er også udviklet.

På nuværende tidspunkt er den vigtigste forskningsretning at fremstille strukturerede nanomaterialer med et stort specifikt overfladeareal, såsom nanorør, nanorodarrays, nanoporøse membraner osv. For at øge gasadsorptionskapaciteten og gasdiffusionshastigheden og dermed forbedre følsomheden og responsen for gas i materialerne. Elementær doping af metaloxidet eller konstruktionen af ​​nanokompositsystemet, det introducerede dopingmiddel- eller kompositkomponenter kan spille en katalytisk rolle og kan også blive en hjælpebærer til konstruktion af nanostrukturen og derved forbedre den samlede gasfølende ydeevne for sensingsmaterialerne.

1. gasfølsommaterialer brugt nano tinoxid (SNO2)

Tinoxid (SNO2) er et slags generelt følsomt gasfølsomt materiale. Det har god følsomhed over for gasser som ethanol, H2S og CO. Dens gasfølsomhed afhænger af partikelstørrelsen og specifikke overfladeareal. Kontrol af størrelsen på SNO2 nanopowder er nøglen til forbedring af gasfølsomheden.

Baseret på mesoporøse og makroporøse nano-tinoxidpulvere forberedte forskerne tykfilmsensorer, der har højere katalytisk aktivitet til CO-oxidation, hvilket betyder højere gasfølende aktivitet. Derudover er den nanoporøse struktur blevet et varmt sted i design af gasfølsommaterialer på grund af dets store SSA, rige gasdiffusion og masseoverførselskanaler.

2. gasfølsommaterialer brugt nano jernoxid (Fe2O3)

Jernoxid (Fe2O3)Har to krystalformer: Alpha og Gamma, som begge kan bruges som gasfølsommaterialer, men gasfølelsesegenskaberne for dem har store forskelle. a-Fe2O3 hører til korundstruktur, hvis fysiske egenskaber er stabile. Dens gasfølelsesmekanisme er overfladekontrolleret, og dens følsomhed er lav. γ-Fe2O3 hører til spinelstruktur og er metastabil. Dens gasfølelsesmekanisme er hovedsageligt kropsmodstandskontrol. Den har god følsomhed, men dårlig stabilitet, og er let at ændre til a-Fe2O3 og reducere gasfølsomheden.

Den aktuelle forskning fokuserer på at optimere syntesebetingelserne for at kontrollere morfologien af ​​Fe2O3-nanopartikler og derefter screening for passende gasfølsomme materialer, såsom a-Fe2O3 nanobeams, porøse a-Fe2O3 nanorods, monodisperse a-Fe2O3 nanostructures, mesopores a-fe2O3 nanomaterials, osv.

3. gasfølsommaterialer brugt nano zinkoxid (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 nanopowders. Derfor er fremstillingen af ​​ny struktur af ZnO-nanomaterialer, dopingmodifikation af nano-zno for at reducere driftstemperaturen og forbedre selektiviteten i fokus for forskning på Nano ZnO gasfølsommaterialer.

På nuværende tidspunkt er udviklingen af ​​enkeltkrystall-nano-zno-gasfølende element en af ​​grænsevejledningen, såsom ZnO enkelt krystal nanorodgassensorer.

4. gasfølsommaterialer brugt nano indiumoxid (IN2O3)
Indiumoxid (IN2O3)er et nye N-type halvledergasfølsommateriale. Sammenlignet med SNO2, ZnO, Fe2O3 osv. Har det bredt båndgap, lille resistivitet og høj katalytisk aktivitet og høj følsomhed over for CO og NO2. Porøse nanomaterialer repræsenteret af Nano IN2O3 er en af ​​de nylige forskningshotspotter. 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 egnede til gassensorer med højere driftstemperaturer. De er følsomme over for metan og kan bruges til koncentrationsrelateret eksplosionsovervågning.

5. Gasfølsommaterialer Brugt nano -wolframoxid (WO3)
WO3 nanopartiklerer et overgangsmetalforbindelse halvledermateriale, der er blevet undersøgt og anvendt til sin gode gasfølende egenskab. Nano WO3 har stabile strukturer såsom triclinic, monoklinisk og orthorhombisk. Forskerne forberedte WO3-nanopartikler ved hjælp af nano-casting-metode ved hjælp af mesoporøs SiO2 som skabelon. Det blev fundet, at de monokliniske WO3 -nanopartikler med en gennemsnitlig størrelse på 5 nm har bedre gasfølende ydelse, og sensorparene opnået ved elektroforetisk afsætning af WO3 -nanopartikler lave koncentrationer af NO2 har en høj respons.

Den homogene fordeling af hexagonal fase WO3-nanoklustere blev syntetiseret ved ionudveksling-hydrotermisk metode. Resultaterne af gasfølsomhedstest viser, at den WO3 -nanoklusterede gassensor har lav driftstemperatur, høj følsomhed over for acetone og trimethylamin og ideel responsvendingstid, hvilket afslører et godt anvendelsesudsigt for materialet.

6. Gasfølsommaterialer brugt nano titandioxid (TiO2)
Titandioxid (TiO2)Gasfølsommaterialer har fordelene ved god termisk stabilitet og enkel forberedelsesproces og er gradvist blevet et andet varmt materiale for forskere. På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen på nano-TiO2-gassensor på nanostruktur og funktionalisering af TiO2-sensingmaterialer ved anvendelse af nye nanoteknologi. For eksempel har forskere lavet mikro-nano-skala hule TiO2-fibre ved koaksial elektrospinningsteknologi. Ved hjælp af den forblandede stillestående flammeteknologi placeres krydselektroden gentagne gange i en forblandet stillestående flamme med titan -tetraisopropoxid som forløber, og derefter direkte dyrket til dannelse af han porøs membran med tio2 nanopartikler, som er følsom respons på at tildele det bestilte Tio2 nanotube -array ved at anvende det.

7. Nanooxidkompositter til gasfølsommateriale
Gasfølende egenskaber ved nano metaloxider Pulvere, der sensingsmaterialer, kan forbedres ved doping, som ikke kun justerer materialets elektriske ledningsevne, men også forbedrer stabiliteten og selektiviteten. Doping af ædle metalelementer er en almindelig metode, og elementer såsom Au og Ag bruges ofte som dopingmidler til at forbedre gasfølsomrestationen for nano -zinkoxidpulver. Nano oxide composite gas sensing materials mainly include Pd doped SnO2, Pt-doped γ-Fe2O3, and multi-element added In2O3 hollow sphere sensing material, which can be realized by controlling additives and sensing temperature to realize elective detection of NH3, H2S and CO. In addition, WO3 nano film is modified with a layer of V2O5 to improve the porous surface structure of WO3 -film, derved forbedrer dens følsomhed over for NO2.

På nuværende tidspunkt er grafen/nano-metaloxidkompositter blevet et hotspot i gassensormaterialer. Grafen/Sno2 -nanokompositter er blevet vidt brugt som ammoniakdetektion og NO2 -sensingmaterialer.