Ως κύριοι αισθητήρες φυσικού αερίου στερεάς κατάστασης, οι αισθητήρες αερίου ημιαγωγού μεταλλικού οξειδίου νανο-οξειδίου χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή, την περιβαλλοντική παρακολούθηση, την υγειονομική περίθαλψη και άλλους τομείς για την υψηλή ευαισθησία τους, το χαμηλό κόστος παραγωγής και την απλή μέτρηση σήματος. Επί του παρόντος, η έρευνα σχετικά με τη βελτίωση των ιδιοτήτων ανίχνευσης αερίου των υλικών ανίχνευσης οξειδίου του νανοστοιχείου επικεντρώνεται κυρίως στην ανάπτυξη οξειδίων μετάλλων νανοκλίμακας, όπως η νανοδομή και η τροποποίηση του ντόπινγκ.

Τα υλικά ανίχνευσης ημιαγωγών οξειδίου του νανθραίου είναι κυρίως SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, IN2O3, WO3, TiO2, κλπ. Τα συστατικά του αισθητήρα εξακολουθούν να είναι οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες αισθητήρες αερίου αντίστασης, αναπτύσσονται επίσης πιο γρήγορα.

Επί του παρόντος, η κύρια κατεύθυνση της έρευνας είναι η παρασκευή δομημένων νανοϋλικών με μεγάλη ειδική επιφάνεια, όπως νανοσωλήνες, συστοιχίες νανοσωματιδίων, νανοπορώδεις μεμβράνες, κλπ. Για να αυξηθεί η ικανότητα προσρόφησης αερίου και ο ρυθμός διάχυσης του αερίου και, συνεπώς, η ευαισθησία και η ταχύτητα απόκρισης στο αέριο των υλικών. Το στοιχειακό ντόπινγκ του μεταλλικού οξειδίου ή η κατασκευή του νανοσύνθετου συστήματος, τα εισαγόμενα dopant ή σύνθετα συστατικά μπορούν να διαδραματίσουν καταλυτικό ρόλο και μπορούν επίσης να γίνουν βοηθητικοί φορέας για την κατασκευή της νανοδομής, βελτιώνοντας έτσι τη συνολική απόδοση του αερίου των υλικών ανίχνευσης.

1. Τα υλικά ανίχνευσης αερίου χρησιμοποιούσαν νανοξείδιο κασσίτερου (SNO2)

Οξείδιο του κασσίτερου (SnO2) είναι ένα είδος γενικού ευαίσθητου υλικού ευαίσθητου σε αέριο. Έχει καλή ευαισθησία σε αέρια όπως αιθανόλη, H2S και CO. Η ευαισθησία του αερίου εξαρτάται από το μέγεθος των σωματιδίων και την ειδική επιφάνεια. Ο έλεγχος του μεγέθους του νανοσωματιδίου SNO2 είναι το κλειδί για τη βελτίωση της ευαισθησίας του αερίου.

Με βάση τις μεσοπορώδεις και μακροπορώδεις σκόνες οξειδίου του νανο-κασσίτερου, οι ερευνητές παρασκευάστηκαν αισθητήρες παχύρρευσης μεμβράνης που έχουν υψηλότερη καταλυτική δραστικότητα για την οξείδωση CO, που σημαίνει υψηλότερη δραστηριότητα ανίχνευσης αερίου. Επιπλέον, η νανοπορική δομή έχει γίνει ένα καυτό σημείο στο σχεδιασμό υλικών ανίχνευσης αερίου λόγω του μεγάλου SSA, της πλούσιας διάχυσης αερίου και των καναλιών μεταφοράς μάζας.

2. Τα υλικά ανίχνευσης αερίου χρησιμοποιούσαν νανο -οξείδιο σιδήρου (Fe2O3)

Οξείδιο του σιδήρου (Fe2O3)Έχει δύο κρυστάλλινες μορφές: άλφα και γάμμα, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υλικά ανίχνευσης αερίου, αλλά οι ιδιότητες ανίχνευσης αερίου τους έχουν μεγάλες διαφορές. Το α-Fe2O3 ανήκει στη δομή του Corundum, των οποίων οι φυσικές ιδιότητες είναι σταθερές. Ο μηχανισμός ανίχνευσης αερίου ελέγχεται επιφανείας και η ευαισθησία του είναι χαμηλή. Το γ-Fe2O3 ανήκει στη δομή spinel και είναι μεταστατική. Ο μηχανισμός ανίχνευσης αερίου είναι κυρίως ο έλεγχος αντίστασης του σώματος. Έχει καλή ευαισθησία αλλά κακή σταθερότητα και είναι εύκολο να μεταβληθεί σε α-Fe2O3 και να μειώνει την ευαισθησία του αερίου.

Η τρέχουσα έρευνα επικεντρώνεται στη βελτιστοποίηση των συνθηκών σύνθεσης για τον έλεγχο της μορφολογίας των νανοσωματιδίων Fe2O3 και στη συνέχεια τη διαλογή για κατάλληλα υλικά ευαίσθητα σε αέριο, όπως τα νανο-nanoMaterials α-Fe2O3, τα νανο-νανο-νανο-δομικά, τα νανοδρόματα α-Fe2O3, τα μονοδιασποφάρχια α-Fe2O3 νανοδομών

3. Τα υλικά ανίχνευσης αερίου χρησιμοποιούσαν οξείδιο νανο ψευδαργύρου (ZnO)
Οξείδιο ψευδαργύρου (ZnO)είναι ένα τυπικό επιφανειακό υλικό ευαίσθητο σε αέριο. Ο αισθητήρας αερίου με βάση το ZnO έχει υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας και κακή επιλεκτικότητα, καθιστώντας την πολύ λιγότερο ευρέως χρησιμοποιούμενη από τα νανοσωματίδια SNO2 και FE2O3. Ως εκ τούτου, η παρασκευή νέας δομής των νανοϋλικών ZnO, η τροποποίηση του ντόπινγκ του Nano-ZnO για τη μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας και τη βελτίωση της εκλεκτικότητας είναι το επίκεντρο της έρευνας σε υλικά ανίχνευσης αερίου Nano ZnO.

Επί του παρόντος, η ανάπτυξη του στοιχείου ανίχνευσης αερίου Nano-ZnO ενός κρυστάλλου είναι μία από τις κατευθύνσεις των συνόρων, όπως οι αισθητήρες αερίου Nanorod του ZnO.

4. Τα υλικά ανίχνευσης αερίου χρησιμοποιούσαν οξείδιο νανίου ινδίου (IN2O3)
Οξείδιο ινδίου (in2O3)είναι ένα αναδυόμενο υλικό ανίχνευσης αερίου ημιαγωγού τύπου Ν. Σε σύγκριση με το SNO2, το ZnO, το Fe2O3, κλπ., Έχει ευρύ χάσμα ζώνης, μικρή αντίσταση και υψηλή καταλυτική δραστηριότητα και υψηλή ευαισθησία σε CO και NO2. Τα πορώδη νανοϋλικά που αντιπροσωπεύονται από το Nano IN2O3 είναι ένα από τα πρόσφατα ερευνητικά hotspots. Οι ερευνητές συνθέτουν διέταξαν μεσοπορώδη υλικά IN2O3 μέσω της μεσοπορώδους αντιγραφής του προτύπου του πυριτίου. Τα ληφθέντα υλικά έχουν καλή σταθερότητα στην περιοχή των 450-650 ° C, επομένως είναι κατάλληλοι για αισθητήρες αερίου με υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας. Είναι ευαίσθητα στο μεθάνιο και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της έκρηξης που σχετίζεται με τη συγκέντρωση.

5. Τα υλικά ανίχνευσης αερίου χρησιμοποιούσαν οξείδιο Nano Tungsten (WO3)
Νανοσωματίδια WO3είναι ένα υλικό ημιαγωγού μετάλλων μετάλλων, το οποίο έχει μελετηθεί ευρέως και εφαρμόζεται για την ιδιότητα του καλής ανίχνευσης αερίου. Το Nano WO3 έχει σταθερές δομές όπως τρικλινικό, μονοκλινικό και ορθορομβικό. Οι ερευνητές προετοίμασαν νανοσωματίδια WO3 με μέθοδο νανο-χύτευσης χρησιμοποιώντας μεσοπορώδες SiO2 ως πρότυπο. Διαπιστώθηκε ότι τα μονοκλινικά νανοσωματίδια WO3 με μέσο μέγεθος 5 nm έχουν καλύτερη απόδοση ανίχνευσης αερίου και τα ζεύγη αισθητήρων που λαμβάνονται με ηλεκτροφορητική εναπόθεση νανοσωματιδίων WO3 χαμηλές συγκεντρώσεις ΝΟ2 έχουν υψηλή απόκριση.

Η ομοιογενής κατανομή των νανοκλάκων WO3 WO3 συντέθηκε με ιόν-υδροθερμική μέθοδο. Τα αποτελέσματα των δοκιμών ευαισθησίας αερίου δείχνουν ότι ο αισθητήρας Nanoclustered Gas WO3 έχει χαμηλή θερμοκρασία λειτουργίας, υψηλή ευαισθησία στην ακετόνη και την τριμεθυλαμίνη και τον χρόνο ανάκτησης ιδανικής απόκρισης, αποκαλύπτοντας μια καλή προοπτική εφαρμογής του υλικού.

6. Τα υλικά ανίχνευσης αερίου χρησιμοποιούσαν διοξείδιο νανίου τιτανίου (TiO2)
Διοξείδιο του τιτανίου (TiO2)Τα υλικά ανίχνευσης αερίου έχουν τα πλεονεκτήματα της καλής θερμικής σταθερότητας και της απλής διαδικασίας προετοιμασίας και έχουν σταδιακά ένα άλλο καυτό υλικό για τους ερευνητές. Επί του παρόντος, η έρευνα για τον αισθητήρα αερίου Nano-TiO2 επικεντρώνεται στη νανοδομή και τη λειτουργικοποίηση των υλικών ανίχνευσης TiO2 χρησιμοποιώντας αναδυόμενη νανοτεχνολογία. Για παράδειγμα, οι ερευνητές έχουν κάνει τις ίνες TiO2 μικρο-νανο-κλίμακας με ομοαξονική τεχνολογία ηλεκτροσυσσωματώματος. Χρησιμοποιώντας την προμής τεχνολογία στάσιμης φλόγας, το σταυροειδές ηλεκτρόδιο τοποθετείται επανειλημμένα σε μια προμής στάσιμη φλόγα με τετραισοπροποξείδιο τιτανίου ως πρόδρομος και στη συνέχεια αναπτύσσεται άμεσα για να σχηματίσει την πορώδη μεμβράνη με νανοσωματίδια TiO2, η οποία είναι ευαίσθητη ανταπόκριση σε CO.

7. Σύνθετα νανοξειδίου για υλικό ανίχνευσης αερίου
Οι ιδιότητες ανίχνευσης αερίου των υλικών ανίχνευσης που αισθάνονται τα υλικά ανίχνευσης των νανοστρωμάτων μετάλλων από το ντόπινγκ, τα οποία όχι μόνο ρυθμίζουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του υλικού, αλλά και βελτιώνουν τη σταθερότητα και την εκλεκτικότητα. Το ντόπινγκ των πολύτιμων μεταλλικών στοιχείων είναι μια κοινή μέθοδος και στοιχεία όπως η AU και η AG χρησιμοποιούνται συχνά ως προσιτά για τη βελτίωση της απόδοσης της ανίχνευσης αερίου της σκόνης οξειδίου του ψευδαργύρου νανο -ψευδαργύρου. Τα υλικά ανίχνευσης σύνθετων αερίων του νανοξειδίου περιλαμβάνουν κυρίως PD doped snO2, γ-Fe2O3 και πολλαπλών στοιχείων που προστίθενται σε υλικά ανίχνευσης κοίλου με ένα νυχτερινό υλικό, το οποίο μπορεί να βελτιωθεί με την επιφάνεια του in2O3, το οποίο μπορεί να βελτιωθεί με το V25, το οποίο μπορεί να βελτιωθεί με την επιφάνεια του in2o3, το οποίο μπορεί να βελτιωθεί η εκλογική ανίχνευση του NH3, H2S και CO. WO3 ταινία, βελτιώνοντας έτσι την ευαισθησία της στο NO2.

Επί του παρόντος, τα σύνθετα οξείδια Graphene/Nano-Metal έχουν γίνει ένα hotspot σε υλικά αισθητήρων αερίου. Τα νανοσύνθετα Graphene/SnO2 έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως ως ανίχνευση αμμωνίας και υλικά ανίχνευσης ΝΟ2.