Como los principales sensores de gas de estado sólido, los sensores de gas semiconductores de óxido de nanometal se utilizan ampliamente en la producción industrial, el monitoreo ambiental, la atención médica y otros campos por su alta sensibilidad, bajo costo de fabricación y medición de señal simple.En la actualidad, la investigación sobre la mejora de las propiedades de detección de gases de los materiales de detección de nanoóxidos metálicos se centra principalmente en el desarrollo de óxidos metálicos a nanoescala, como la nanoestructura y la modificación del dopaje.

Los materiales de detección de semiconductores de nano óxido de metal son principalmente SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, etc. Los componentes del sensor siguen siendo los sensores de gas resistivos más utilizados, los sensores de gases no resistivos también se están desarrollando más rápidamente.

En la actualidad, la principal dirección de investigación es preparar nanomateriales estructurados con una gran área de superficie específica, como nanotubos, matrices de nanovarillas, membranas nanoporosas, etc. para aumentar la capacidad de adsorción de gases y la tasa de difusión de gases, y así mejorar la sensibilidad y la velocidad de respuesta. a gas de los materiales.El dopaje elemental del óxido de metal, o la construcción del sistema nanocompuesto, el dopante introducido o los componentes compuestos pueden desempeñar un papel catalítico y también pueden convertirse en un vehículo auxiliar para construir la nanoestructura, mejorando así el rendimiento general de detección de gas de la detección. materiales

1. Materiales de detección de gas utilizados Nano óxido de estaño (SnO2)

Óxido de estaño (SnO2) es un tipo de material sensible al gas sensible en general.Tiene buena sensibilidad a gases como el etanol, H2S y CO. Su sensibilidad a los gases depende del tamaño de partícula y el área de superficie específica.Controlar el tamaño del nanopolvo de SnO2 es la clave para mejorar la sensibilidad a los gases.

Sobre la base de polvos de óxido de nano estaño mesoporosos y macroporosos, los investigadores prepararon sensores de película gruesa que tienen una mayor actividad catalítica para la oxidación de CO, lo que significa una mayor actividad de detección de gases.Además, la estructura nanoporosa se ha convertido en un punto crítico en el diseño de materiales de detección de gases debido a su gran SSA, rica difusión de gases y canales de transferencia de masa.

2. Materiales de detección de gas utilizados Nano óxido de hierro (Fe2O3)

Óxido de hierro (Fe2O3)tiene dos formas cristalinas: alfa y gamma, las cuales pueden usarse como materiales de detección de gas, pero las propiedades de detección de gas de ellos tienen grandes diferencias.α-Fe2O3 pertenece a la estructura del corindón, cuyas propiedades físicas son estables.Su mecanismo de detección de gas está controlado por superficie y su sensibilidad es baja.γ-Fe2O3 pertenece a la estructura espinela y es metaestable.Su mecanismo de detección de gas es principalmente el control de la resistencia del cuerpo. Tiene buena sensibilidad pero poca estabilidad, y es fácil de cambiar a α-Fe2O3 y reducir la sensibilidad al gas.

La investigación actual se centra en optimizar las condiciones de síntesis para controlar la morfología de las nanopartículas de Fe2O3, y luego buscar materiales sensibles a los gases adecuados, como nanohaces de α-Fe2O3, nanovarillas porosas de α-Fe2O3, nanoestructuras monodispersas de α-Fe2O3, mesoporos α-Fe2O3 nanomateriales, etc

3. Materiales de detección de gas utilizados Nano óxido de zinc (ZnO)
Óxido de zinc (ZnO)es un material típico sensible al gas controlado por la superficie.El sensor de gas basado en ZnO tiene una alta temperatura de funcionamiento y poca selectividad, lo que lo hace mucho menos utilizado que los nanopolvos de SnO2 y Fe2O3.Por lo tanto, la preparación de una nueva estructura de nanomateriales de ZnO, la modificación por dopaje de nano-ZnO para reducir la temperatura de funcionamiento y mejorar la selectividad es el foco de la investigación sobre materiales de detección de gas de nano ZnO.

En la actualidad, el desarrollo de elementos de detección de gas de nano-ZnO de cristal único es una de las direcciones de frontera, como los sensores de gas de nanorod de cristal único de ZnO.

4. Materiales de detección de gas utilizados Nano óxido de indio (In2O3)
Óxido de indio (In2O3)es un material de detección de gas semiconductor emergente de tipo n.En comparación con SnO2, ZnO, Fe2O3, etc., tiene una banda prohibida amplia, pequeña resistividad y alta actividad catalítica, y alta sensibilidad a CO y NO2.Los nanomateriales porosos representados por nano In2O3 son uno de los puntos críticos de investigación recientes.Los investigadores sintetizaron materiales In2O3 mesoporosos ordenados mediante la replicación de plantillas de sílice mesoporosas.Los materiales obtenidos tienen buena estabilidad en el rango de 450-650 °C, por lo que son adecuados para sensores de gas con temperaturas de operación más altas.Son sensibles al metano y se pueden utilizar para el control de explosiones relacionadas con la concentración.

5. Materiales de detección de gas utilizados Nano óxido de tungsteno (WO3)
nanopartículas WO3es un material semiconductor compuesto de metal de transición que ha sido ampliamente estudiado y aplicado por su buena propiedad de detección de gases.Nano WO3 tiene estructuras estables como triclínica, monoclínica y ortorrómbica.Los investigadores prepararon nanopartículas de WO3 mediante el método de nanofundición utilizando SiO2 mesoporoso como plantilla.Se encontró que las nanopartículas de WO3 monoclínicas con un tamaño promedio de 5 nm tienen un mejor rendimiento de detección de gases, y los pares de sensores obtenidos por deposición electroforética de nanopartículas de WO3 a bajas concentraciones de NO2 tienen una respuesta alta.

La distribución homogénea de los nanoclusters de WO3 en fase hexagonal se sintetizó mediante el método hidrotermal de intercambio iónico.Los resultados de la prueba de sensibilidad al gas muestran que el sensor de gas nanoagrupado WO3 tiene una temperatura de funcionamiento baja, alta sensibilidad a la acetona y la trimetilamina y un tiempo de recuperación de respuesta ideal, lo que revela una buena perspectiva de aplicación del material.

6. Materiales de detección de gas utilizados Dióxido de titanio nano (TiO2)
Dióxido de titanio (TiO2)Los materiales de detección de gas tienen las ventajas de una buena estabilidad térmica y un proceso de preparación simple, y se han convertido gradualmente en otro material de moda para los investigadores.En la actualidad, la investigación sobre el sensor de gas nano-TiO2 se centra en la nanoestructura y la funcionalización de los materiales de detección de TiO2 mediante el uso de nanotecnología emergente.Por ejemplo, los investigadores han fabricado fibras huecas de TiO2 a escala micro-nano mediante tecnología de electrohilado coaxial.Usando la tecnología de llama estancada premezclada, el electrodo cruzado se coloca repetidamente en una llama estancada premezclada con tetraisopropóxido de titanio como precursor, y luego crece directamente para formar la membrana porosa con nanopartículas de TiO2, que es una respuesta sensible al CO. Simultáneamente crece el TiO2 ordenado matriz de nanotubos por anodización y lo aplica a la detección de SO2.

7. Compuestos de nanoóxido para material de detección de gas
Las propiedades de detección de gases de los materiales de detección de polvos de nanoóxidos metálicos se pueden mejorar mediante el dopaje, que no solo ajusta la conductividad eléctrica del material, sino que también mejora la estabilidad y la selectividad.El dopaje de elementos de metales preciosos es un método común, y elementos como Au y Ag a menudo se usan como dopantes para mejorar el rendimiento de detección de gases del polvo de nano óxido de zinc.Los materiales de detección de gas compuestos de nanoóxido incluyen principalmente SnO2 dopado con Pd, γ-Fe2O3 dopado con Pt y material de detección de esfera hueca de In2O3 agregado con elementos múltiples, que se puede realizar mediante el control de aditivos y la temperatura de detección para realizar la detección electiva de NH3, H2S y CO Además, la nano película de WO3 se modifica con una capa de V2O5 para mejorar la estructura de la superficie porosa de la película de WO3, mejorando así su sensibilidad al NO2.

En la actualidad, los compuestos de óxido de grafeno/nanometal se han convertido en un punto de acceso en los materiales de sensores de gas.Los nanocompuestos de grafeno/SnO2 se han utilizado ampliamente como materiales de detección de amoníaco y de detección de NO2.