Peamiste tahkis-gaasianduritena kasutatakse Nano metalloksiidi pooljuhtide gaasiandureid laialdaselt tööstusliku tootmise, keskkonnaseire, tervishoiu ja muude põldude jaoks nende kõrge tundlikkuse, madala tootmiskulu ja lihtsa signaali mõõtmise osas. Praegu keskenduvad nanometalli oksiidi andurimaterjalide gaasitunde omaduste parandamise uuringud peamiselt nanomõõtmeliste metalloksiidide, näiteks nanostruktuuri ja dopingu modifikatsiooni arendamisele.

Nano metalli oksiidi pooljuhtide sensorimaterjalid on peamiselt SNO2, ZnO, FE2O3, VO2, IN2O3, WO3, TIO2 jne. Andurite komponendid on endiselt kõige laialdasemalt kasutatavad takistavad gaasiandurid, samuti arenevad kiiremini.

Praegu on peamine uurimistöö suund suure spetsiifilise pindalaga struktureeritud nanomaterjalide, näiteks nanotorude, nanoroodide massiivide, nanopoorsete membraanide jms valmistamine. Gaasi adsorptsioonivõime suurendamine ja gaasi difusiooni kiiruse suurendamine ning seega parandavad materjalide reageerimise tundlikkust ja reageerimise kiirust. Metalloksiidi elementaarse dopingu või nanokomposiitsüsteemi konstrueerimine, sissetoodud dopant- või komposiitkomponendid võivad mängida katalüütilist rolli ja saada ka lisakandjaks nanostruktuuri ehitamiseks, parandades seeläbi andurimaterjalide üldist gaasi tundlikku jõudlust.

1. Gaasitunnistusmaterjalid kasutatud nano tinaoksiidi (SNO2)

Tinaoksiid (SNO2) on omamoodi üldine tundlik gaasitundlik materjal. Sellel on hea tundlikkus selliste gaaside nagu etanool, H2S ja CO. Selle gaasitundlikkus sõltub osakeste suurusest ja spetsiifilisest pindalast. Gaasitundlikkuse parandamise võti on SNO2 nanopuldi suuruse juhtimine.

Mesopoorsete ja makropoorsete nano tinaoksiidipulbrite põhjal valmistasid teadlased paksude kilede andurid, millel on CO oksüdatsiooni jaoks suurem katalüütiline aktiivsus, mis tähendab suuremat gaasi tundmise aktiivsust. Lisaks on nanopoorsest struktuurist muutunud kuumaks kohaks gaasitunnetusmaterjalide kujundamisel selle suure SSA, rikkaliku gaasi difusiooni ja massiülekande kanalite tõttu.

2. Gaasitunnistusmaterjalid kasutatud nano raudoksiidi (FE2O3)

Raudoksiid (FE2O3)Tal on kaks kristallvormi: alfa ja gamma, mida mõlemat saab kasutada gaasi tuvastamismaterjalidena, kuid nende gaasi tuvastamisomadustel on suured erinevused. α-Fe2O3 kuulub korundi struktuuri, mille füüsikalised omadused on stabiilsed. Selle gaasi tuvastamise mehhanism on pinnaga kontrollitud ja selle tundlikkus on madal. γ-Fe2O3 kuulub spineli struktuurile ja on metastabiilne. Selle gaasi tuvastamise mehhanism on peamiselt kehakindluse tõrje. Sellel on hea tundlikkus, kuid halb stabiilsus ning seda on lihtne muuta α-FE2O3-ks ja vähendada gaasi tundlikkust.

Praegune uurimistöö keskendub sünteesi tingimuste optimeerimisele, et kontrollida Fe2O3 nanoosakeste morfoloogiat, ja seejärel sobivate gaasitundlike materjalide, näiteks α-FE2O3 nanobüümide, poorsete α-FE2O3 nanorodide, monodistrseri α-FE2O3 nanofooride, mesooride.

3. Gaasitunnistusmaterjalid kasutatud nano tsinkoksiidi (ZnO)
Tsinkoksiid (ZnO)on tüüpiline pinna juhitav gaasitundlik materjal. ZnO-põhisel gaassenduril on kõrge töötemperatuur ja halb selektiivsus, muutes selle palju vähem kasutatavaks kui SNO2 ja FE2O3 nanopowders. Seetõttu on ZnO nanomaterjalide uue struktuuri ettevalmistamine, nano-zno dopingu modifitseerimine töötemperatuuri vähendamiseks ja selektiivsuse parandamiseks nano zno gaasi sensorimaterjalidele uurimistöö keskmes.

Praegu on üksikkristallide nano-zno gaasisegunemise elemendi väljatöötamine üks piiride suunda, näiteks ZnO üksikkristall nanorod-gaasi andurid.

4. Gaasitunnistusmaterjalid kasutati nano indiumoksiidi (IN2O3)
Indiumoksiid (in2O3)on esilekerkiv N-tüüpi pooljuhtide gaasi tundlik materjal. Võrreldes SNO2, ZnO, Fe2O3 jne. Sellel on lai ribavahe, väike takistus ja kõrge katalüütiline aktiivsus ning kõrge tundlikkus CO ja NO2 suhtes. Nano in2O3 esindatud poorsed nanomaterjalid on üks hiljutistest uurimistöö levialadest. Teadlased sünteesisid mesopoorsed In2O3 materjalid mesopoorse ränidioksiidi malli replikatsiooni abil. Saadud materjalide stabiilsus on vahemikus 450–650 ° C, nii et need sobivad suurema töötemperatuuriga gaasiandurite jaoks. Need on metaani suhtes tundlikud ja neid saab kasutada kontsentratsiooniga seotud plahvatuse jälgimiseks.

5. Gaasitunnistusmaterjalid kasutatud nano volframoksiidi (WO3)
WO3 nanoosakesedon üleminekumetalli ühendi pooljuhtide materjal, mida on laialdaselt uuritud ja mida rakendatakse selle hea gaasi tundmise omaduse jaoks. Nano WO3 -l on stabiilsed struktuurid nagu trikliinilised, monokliinilised ja ortohomb. Teadlased valmistasid WO3 nanoosakesi nanovalu meetodil, kasutades mallina mesopoorset SiO2. Leiti, et monokliinilistel WO3 nanoosakestel, mille keskmine suurus on 5 nm, on parem gaasi sensori jõudlus ja anduripaarid, mis on saadud WO3 nanoosakeste elektroforeetilise ladestumise teel NO2 madala kontsentratsiooniga, on kõrge vastus.

Kuusnurkse faasi WO3 nanoklusterite homogeenne jaotus sünteesiti ioonvahetuse-hüdrotermilise meetodi abil. Gaasitundlikkuse testi tulemused näitavad, et WO3 nanoklusteritud gaassenduril on madal töötemperatuur, kõrge tundlikkus atsetooni ja trimetüülamiini suhtes ning ideaalse reageerimise taastumisaja, paljastades materjali hea rakenduse väljavaate.

6. Gaasitunnistusmaterjalid Nano titaandioksiid (TiO2)
Titaandioksiid (TiO2)Gaasitunnistusmaterjalidel on hea termilise stabiilsuse ja lihtsa ettevalmistamise protsessi eelised ning neist on järk -järgult saanud teadlaste jaoks veel üks kuum materjal. Praegu keskendub Nano-TIO2 gaassensori uurimine TiO2 sensorimaterjalide nanostruktuurile ja funktsionaliseerimisele, kasutades tekkivat nanotehnoloogiat. Näiteks on teadlased teinud koaksiaalse elektropinitsioonitehnoloogia abil mikro-nanoskaalad õõnsad TIO2 kiud. Kasutades eelnevalt seisvat leegi tehnoloogiat, asetatakse ristelektrood korduvalt eelnevalt seisvasse leegi, mille eelkäijaks on titaantetraisopropoksiid, ja kasvatatakse seejärel otseselt tema poorse membraani moodustamiseks TiO2 nanoosakestega, mis on tundlik reageerimine CO -le. See kasvab samaaegselt aroomile.

7. nanooksiidikomposiidid gaasitundeks
Nano metalloksiidide pulbrite sensorimaterjalide gaasi tundmise omadusi saab parandada dopingu abil, mis mitte ainult ei reguleeri materjali elektrijuhtivust, vaid parandab ka stabiilsust ja selektiivsust. Vääriskirjade metallielementide doping on tavaline meetod ning selliseid elemente nagu Au ja Ag kasutatakse sageli dopantidena nano tsinkoksiidipulbri gaasi tundliku jõudluse parandamiseks. Nano oksiidi komposiitgaasi sensorimaterjalid hõlmavad peamiselt PD-legeeritud SNO2, PT-legeeritud γ-FE2O3 ja mitme elementi lisatud in2O3 õõnesfääri tundlikku sensorimaterjali, mida saab realiseerida, kontrollides lisaaineid ja sensatsioonitemperatuuri, et saavutada NH3, H2S-i ja CO-i valimise valikainete valitud detekteerimine V2-ga, lisaks V2-le. WO3 film, parandades seeläbi selle tundlikkust NO2 suhtes.

Praegu on grafeeni/nanometalloksiidi komposiitidest saanud gaassensori materjalide leviala. Grafeeni/SNO2 nanokomposiite on laialdaselt kasutatud ammoniaagi tuvastamise ja NO2 sensorimaterjalidena.