Peamiste tahkis-gaasianduritena kasutatakse nanometalloksiid-pooljuhtgaasiandureid laialdaselt tööstuslikus tootmises, keskkonnaseires, tervishoius ja muudes valdkondades nende kõrge tundlikkuse, madalate tootmiskulude ja lihtsa signaali mõõtmise tõttu.Praegu keskenduvad nanometallioksiidi tundlike materjalide gaasitundlike omaduste parandamise uuringud peamiselt nanomõõtmeliste metallioksiidide väljatöötamisele, nagu nanostruktuur ja dopingu modifitseerimine.

Nanometalloksiid-pooljuhtide sensormaterjalid on peamiselt SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2 jne. Anduri komponendid on endiselt enim kasutatavad takistuslikud gaasiandurid, kiiremini arendatakse ka mittetakistuslikke gaasiandureid.

Praegu on peamiseks uurimissuunaks suure eripinnaga struktureeritud nanomaterjalide, nagu nanotorud, nanovarraste massiivid, nanopoorsed membraanid jne valmistamine, et suurendada gaasi adsorptsioonivõimet ja gaasi difusioonikiirust ning seeläbi parandada tundlikkust ja reageerimiskiirust. materjalide gaasile.Metalloksiidi elementaarne doping või nanokomposiitsüsteemi konstruktsioon, lisatud lisandid või komposiitkomponendid võivad mängida katalüütilist rolli ning võivad saada ka abikandjaks nanostruktuuri konstrueerimisel, parandades seeläbi anduri üldist gaasitundlikku jõudlust. materjalid.

1. Kasutatud gaasitundlikud materjalid Nano Tinaoksiid (SnO2)

Tinaoksiid (SnO2) on teatud tüüpi üldiselt tundlik gaasitundlik materjal.Sellel on hea tundlikkus selliste gaaside suhtes nagu etanool, H2S ja CO. Selle gaasitundlikkus sõltub osakeste suurusest ja eripinnast.SnO2 nanopulbri suuruse kontrollimine on gaasitundlikkuse parandamise võti.

Mesopoorsete ja makropoorsete nano-tinaoksiidi pulbrite põhjal valmistasid teadlased paksu kileandurid, millel on suurem katalüütiline aktiivsus CO oksüdatsiooni jaoks, mis tähendab suuremat gaasitundlikku aktiivsust.Lisaks on nanopoorne struktuur muutunud kuumaks kohaks gaasitundlike materjalide kujundamisel tänu oma suurele SSA-le, rikkalikule gaasi difusioonile ja massiülekandekanalitele.

2. Kasutatud gaasitundlikud materjalid Nanoraudoksiid (Fe2O3)

raudoksiid (Fe2O3)on kaks kristallivormi: alfa ja gamma, mida mõlemat saab kasutada gaasitundlike materjalidena, kuid nende gaasitundlike omaduste erinevused on suured.α-Fe2O3 kuulub korundi struktuuri, mille füüsikalised omadused on stabiilsed.Selle gaasianduri mehhanism on pinnaga juhitav ja selle tundlikkus on madal.γ-Fe2O3 kuulub spinelli struktuuri ja on metastabiilne.Selle gaasianduri mehhanism on peamiselt keha takistuse kontroll. Sellel on hea tundlikkus, kuid halb stabiilsus ning seda on lihtne muuta α-Fe2O3-ks ja vähendada gaasitundlikkust.

Praegune uurimus keskendub sünteesitingimuste optimeerimisele Fe2O3 nanoosakeste morfoloogia kontrollimiseks ja seejärel sobivate gaasitundlike materjalide, nagu α-Fe2O3 nanokiirte, poorsete α-Fe2O3 nanovarraste, monodisperssete α-Fe2O3 nanostruktuuride, mesopooride2α-Fe2O3 sõelumisele. nanomaterjalid jne.

3. Kasutatud gaasitundlikud materjalid nanotsinkoksiid (ZnO)
Tsinkoksiid (ZnO)on tüüpiline pinnakontrolliga gaasitundlik materjal.ZnO-põhisel gaasianduril on kõrge töötemperatuur ja halb selektiivsus, mistõttu seda kasutatakse palju vähem kui SnO2 ja Fe2O3 nanopulbriid.Seetõttu on nano-ZnO gaasitundlike materjalide uurimise keskmes ZnO nanomaterjalide uue struktuuri valmistamine, nano-ZnO dopingu muutmine töötemperatuuri vähendamiseks ja selektiivsuse parandamiseks.

Praegu on monokristallide nano-ZnO gaasianduri elemendi väljatöötamine üks piirisuundi, näiteks ZnO monokristalli nanorod gaasiandurid.

4. Kasutatud gaasitundlikud materjalid Nanoindiumoksiid (In2O3)
Indiumoksiid (In2O3)on arenev n-tüüpi pooljuhtide gaasitundlik materjal.Võrreldes SnO2, ZnO, Fe2O3 jne, on sellel lai ribalaius, väike takistus ja kõrge katalüütiline aktiivsus ning kõrge tundlikkus CO ja NO2 suhtes.Poorsed nanomaterjalid, mida esindab nano In2O3, on üks hiljutisi uurimispunkte.Teadlased sünteesisid tellitud mesopoorseid In2O3 materjale mesopoorse ränidioksiidi malli replikatsiooni abil.Saadud materjalid on hea stabiilsusega vahemikus 450-650 °C, mistõttu sobivad kõrgema töötemperatuuriga gaasianduritele.Need on metaani suhtes tundlikud ja neid saab kasutada kontsentratsiooniga seotud plahvatuse jälgimiseks.

5. Kasutatud gaasitundlikud materjalid, nanovolframoksiid (WO3)
WO3 nanoosakesedon siirdemetalliühendist pooljuhtmaterjal, mida on laialdaselt uuritud ja kasutatud selle hea gaasitundliku omaduse tõttu.Nano WO3-l on stabiilsed struktuurid, nagu trikliiniline, monokliiniline ja ortorombiline.Teadlased valmistasid WO3 nanoosakesed nano-valamise meetodil, kasutades mallina mesopoorset SiO2.Leiti, et monokliinilistel WO3 nanoosakestel, mille keskmine suurus on 5 nm, on parem gaasisensori jõudlus ja WO3 nanoosakeste elektroforeetilisel sadestamisel saadud anduripaaridel on madalal NO2 kontsentratsioonil kõrge reaktsioon.

Kuusnurkse faasi WO3 nanoklastrite homogeenne jaotus sünteesiti ioonvahetus-hüdrotermilise meetodiga.Gaasitundlikkuse testi tulemused näitavad, et WO3 nanoklastriga gaasianduril on madal töötemperatuur, kõrge tundlikkus atsetooni ja trimetüülamiini suhtes ning ideaalne reaktsiooni taastumisaeg, mis näitab materjali head kasutusvõimalust.

6. Kasutatud gaasitundlikud materjalid Nanotitaandioksiid (TiO2)
Titaandioksiid (TiO2)gaasitundlikel materjalidel on hea termilise stabiilsuse ja lihtsa ettevalmistusprotsessi eelised ning neist on järk-järgult saanud teadlaste jaoks veel üks kuum materjal.Praegu keskenduvad nano-TiO2 gaasianduri uuringud TiO2 tundlike materjalide nanostruktuurile ja funktsionaliseerimisele, kasutades esilekerkivat nanotehnoloogiat.Näiteks on teadlased valmistanud mikro-nanomastaabis õõnsaid TiO2 kiude koaksiaalse elektroketrustehnoloogia abil.Eelsegatud seisva leegi tehnoloogiat kasutades asetatakse ristelektrood korduvalt eelsegatud seisvasse leeki, mille lähteaineks on titaantetraisopropoksiid, ja seejärel kasvatatakse otse, moodustades TiO2 nanoosakestega poorse membraani, mis on tundlik CO suhtes. Samaaegselt kasvab tellitud TiO2. nanotoru massiivi anodeerimise teel ja rakendab seda SO2 tuvastamisel.

7. Nanooksiidkomposiidid gaasitundlike materjalide jaoks
Nano metallioksiidide pulbrite sensormaterjalide gaasitundlikke omadusi saab parandada dopinguga, mis mitte ainult ei reguleeri materjali elektrijuhtivust, vaid parandab ka stabiilsust ja selektiivsust.Väärismetallielementide doping on levinud meetod ning selliseid elemente nagu Au ja Ag kasutatakse sageli lisanditena, et parandada nanotsinkoksiidi pulbri gaasitundlikkust.Nanooksiidi komposiitgaasitundlike materjalide hulka kuuluvad peamiselt Pd-ga legeeritud SnO2, Pt-legeeritud γ-Fe2O3 ja mitme elemendiga lisatud In2O3 õõnsa keratundlik materjal, mida saab realiseerida lisandite kontrollimise ja temperatuuri tundmise abil, et teostada NH3, H2S ja CO valikulist tuvastamist. Lisaks on WO3 nanokilet modifitseeritud V2O5 kihiga, et parandada WO3 kile poorset pinnastruktuuri, parandades seeläbi selle tundlikkust NO2 suhtes.

Praegu on grafeeni/nanometalloksiidi komposiitidest saanud gaasiandurite materjalide leviala.Grafeeni/SnO2 nanokomposiite on laialdaselt kasutatud ammoniaagi tuvastamise ja NO2 tuvastusmaterjalina.