Als Haupt-Festkörper-Gassensoren werden Nano-Metalloxid-Halbleiter-Gassensoren in der industriellen Produktion, der Umweltüberwachung, der Gesundheitsversorgung und anderen Feldern für ihre hohe Empfindlichkeit, niedrige Herstellungskosten und einfache Signalmessung häufig eingesetzt. Gegenwärtig konzentrieren sich die Forschungen zur Verbesserung der Gassensengeigenschaften von Nano -Metalloxid -Erfassungsmaterialien hauptsächlich auf die Entwicklung von nanoskaligen Metalloxiden wie Nanostrukturen und Doping -Modifikation.

Nano-Metalloxid-Halbleiter-Erfassungsmaterialien sind hauptsächlich Sno2, ZnO, Fe2O3, VO2, IN2O3, WO3, TiO2 usw. Die Sensorkomponenten sind immer noch die am häufigsten verwendeten resistiven Gassensoren, nicht resistive Gasensensoren werden auch schneller entwickelt.

Gegenwärtig besteht die Hauptforschungsrichtung darin, strukturierte Nanomaterialien mit großer spezifischer Oberfläche wie Nanoröhren, Nanorod -Arrays, nanoporösen Membranen usw. herzustellen, um die Gasadsorptionskapazität und die Gasdiffusionsrate zu erhöhen und somit die Empfindlichkeit und die Geschwindigkeit der Reaktion auf das Gas der Materialien zu verbessern. Die elementare Dotierung des Metalloxids oder die Konstruktion des Nanokompositsystems, die eingeführten dotierten oder zusammengesetzten Komponenten können eine katalytische Rolle spielen und auch zu einem Hilfsträger für den Bau der Nanostruktur werden, wodurch die Gesamtleistung der Sensormaterialien verbessert wird.

1. Gas erfassende Materialien verwendete Nano -Zinnoxid (SNO2)

Zinnoxid (Sno2) ist eine Art allgemeinem sensitives Gassenmaterial. Es hat eine gute Empfindlichkeit gegenüber Gasen wie Ethanol, H2S und CO. Die Gasempfindlichkeit hängt von der Partikelgröße und der spezifischen Oberfläche ab. Die Steuerung der Größe der SNO2 -Nanopäder ist der Schlüssel zur Verbesserung der Gasempfindlichkeit.

Basierend auf mesoporösen und makroporösen Nano-Zinnoxidpulver hergestellt, bereiteten die Forscher Dickfilmsensoren, die eine höhere katalytische Aktivität für die CO-Oxidation aufweisen, was eine höhere Gassensensaktivität bedeutet. Darüber hinaus ist die nanoporöse Struktur aufgrund ihrer großen SSA, reichhaltigen Gasdiffusion und Massenübertragungskanäle zu einem Hotspot in der Gestaltung von Gassensensmaterialien geworden.

2. Gas erfassende Materialien verwendete Nano -Eisenoxid (Fe2O3)

Eisenoxid (Fe2O3)hat zwei Kristallformen: Alpha und Gamma, die beide als Gassensenmaterial verwendet werden können, aber die Gassensenseigenschaften von ihnen haben große Unterschiede. α-FE2O3 gehört zur Korundstruktur, deren physikalische Eigenschaften stabil sind. Sein Gassensensungsmechanismus ist oberflächengesteuert und seine Empfindlichkeit niedrig. γ-FE2O3 gehört zur Spinellstruktur und ist metastabil. Sein Gassensensungsmechanismus ist hauptsächlich Körperresistenzkontrolle. Es hat eine gute Empfindlichkeit, aber eine schlechte Stabilität und ist leicht zu α-FE2O3 zu ändern und die Gasempfindlichkeit zu verringern.

Die aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Optimierung der Synthesebedingungen, um die Morphologie von Fe2O3-Nanopartikeln zu kontrollieren, und das Screening auf geeignete gasempfindliche Materialien wie α-FE2O3-Nanobeams, poröse α-Fe2O3-Nanorods, monodisperse α-Fe2O3-Nanostructructructructructructrus c.

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Zinkoxid (ZnO)ist ein typisch oberflächengesteuertes gasempfindliches Material. Der ZnO-basierte Gassensor hat eine hohe Betriebstemperatur und eine schlechte Selektivität, wodurch er weitaus weniger weit verbreitet ist als SNO2- und Fe2O3-Nanopowder. Daher ist die Herstellung neuer Struktur von ZnO-Nanomaterialien die Doping-Modifikation von Nano-ZnO zur Verringerung der Betriebstemperatur und die Verbesserung der Selektivität im Mittelpunkt der Forschung auf Nano-ZnO-Gassensenmaterialien.

Gegenwärtig ist die Entwicklung eines einzelnen Kristall-Nano-Zno-Gassensenelements eine der Grenzüberschreitungen, wie zno Einkristall-Nanorod-Gassensoren.

4. Gas erfassende Materialien verwendeten Nano -Indiumoxid (IN2O3)
Indiumoxid (IN2O3)ist ein aufstrebendes N-Typ-Halbleiter-Gassenmaterial. Im Vergleich zu SNO2, ZnO, Fe2O3 usw. verfügt es über eine breite Bandlücke, einen kleinen Widerstand und eine hohe katalytische Aktivität sowie eine hohe Empfindlichkeit gegenüber CO und NO2. Poröse Nanomaterialien, die von Nano in2o3 vertreten werden, sind eine der jüngsten Forschungs -Hotspots. Die Forscher synthetisierten geordnete mesoporöse In2O3 -Materialien mittels mesoporöser Kieselsäurevorlagenreplikation. Die erhaltenen Materialien haben eine gute Stabilität im Bereich von 450 bis 650 ° C, sodass sie für Gassensoren mit höheren Betriebstemperaturen geeignet sind. Sie sind empfindlich gegenüber Methan und können zur Konzentrationsbezogenen Explosionsüberwachung verwendet werden.

5. Gas erfassende Materialien verwendete Nano -Wolframoxid (WO3)
WO3 -Nanopartikelist ein Halbleitermaterial für Übergangsmetallverbindungen, das weithin untersucht und für seine gute Gassenseigenschaft angewendet wurde. Nano WO3 verfügt über stabile Strukturen wie Triklin, monoklin und orthorhombisch. Die Forscher erstellten WO3-Nanopartikel nach Nano-Casting-Methode unter Verwendung mesoporöser SiO2 als Vorlage. Es wurde festgestellt, dass die monoklinischen WO3 -Nanopartikel mit einer durchschnittlichen Größe von 5 nm eine bessere Gaserfassungsleistung aufweisen und die Sensorpaare, die durch elektrophoretische Ablagerung von WO3 -Nanopartikeln erhalten werden, niedrige NO2 -Konzentrationen haben eine hohe Reaktion.

Die homogene Verteilung der hexagonalen Phase-WO3-Nanocluster wurde durch Ionenaustausch-Hydrothermal-Methode synthetisiert. Die Ergebnisse der Gasempfindlichkeitstests zeigen, dass der WO3 -Nanocluster -Gassensor eine niedrige Betriebstemperatur, eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Aceton- und Trimethylamin und die ideale Reaktionswiederherstellungszeit aufweist und eine gute Anwendungsaussicht auf das Material zeigt.

6. Gasempfänger verwendete Nano -Titan -Dioxid (TiO2)
Titandioxid (TiO2)Gassensengmaterialien haben die Vorteile einer guten thermischen Stabilität und einem einfachen Vorbereitungsprozess und sind nach und nach ein weiteres heißes Material für Forscher geworden. Derzeit konzentriert sich die Forschung zum Nano-TiO2-Gassensor auf die Nanostruktur und Funktionalisierung von TiO2-Erfassungsmaterialien unter Verwendung der aufkommenden Nanotechnologie. Zum Beispiel haben Forscher durch koaxiale elektrisch-technologische Technologie Micro-Nano-Skala-hohl-TiO2-Fasern hergestellt. Mit der vorgemischten Stagnantflammen -Technologie wird die Kreuzelektrode wiederholt in eine vorgemischte Stagnantflamme mit Titaniumtetraisopropoxid als Vorläufer platziert und dann direkt auf die poröse poröse Membran mit TiO2 -Nanopartikeln gewachsen, die auf die gleichzeitige Analyse der geordneten TiO2 -Nanotube und der geordneten TiO2 -Nanotube durch Anodierung von Anodieren und angewachsen sind.

7. Nanooxidverbundwerkstoffe für Gassensensmaterial
Die Gassenseneigenschaften von Nano -Metalloxiden -Pulver -Sensormaterialien können durch Dotierung verbessert werden, was nicht nur die elektrische Leitfähigkeit des Materials anpasst, sondern auch die Stabilität und Selektivität verbessert. Die Doping von Edelmetallelementen ist eine gemeinsame Methode, und Elemente wie AU und AG werden häufig als Dotierstoffe verwendet, um die Gassensenleistung von Nano -Zinkoxidpulver zu verbessern. Zu den Nanooxid-Verbundgassenmaterialien gehören hauptsächlich PD-dotierte SNO2, Pt-dotierte γ-FE2O3 und Mehrfach-In-2O3-Hohlkugel-Erfassungsmaterial, das durch Steuern von Additiven und Erfassungstemperaturen realisiert werden kann, um die elektive Nachweis von NH3, H2S und CO zu realisieren. Film und verbessert damit seine Sensibilität gegenüber NO2.

Gegenwärtig sind Graphen/Nano-Metalloxid-Verbundwerkstoffe zu einem Hotspot in Gassensormaterialien geworden. Graphen/SNO2 -Nanokompositen wurden häufig als Ammoniaknachweis und NO2 -Erfassungsmaterial verwendet.