En tant que principaux capteurs de gaz à l'état solide, les capteurs de gaz semi-conducteurs à oxyde de nano-métal sont largement utilisés dans la production industrielle, la surveillance environnementale, les soins de santé et d'autres domaines pour leur haute sensibilité, leurs coûts de fabrication faibles et leur mesure du signal simple. À l'heure actuelle, les recherches sur l'amélioration des propriétés de détection de gaz des matériaux de détection d'oxyde de nano-métal se concentrent principalement sur le développement d'oxydes métalliques à l'échelle nanométrique, tels que la nanostructure et la modification du dopage.

Les matériaux de détection de semi-conducteurs d'oxyde de nano-métal sont principalement SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, IN2O3, WO3, TiO2, etc. Les composants du capteur sont toujours les capteurs de gaz résistifs les plus utilisés, les capteurs de gaz non résistants sont également développés plus rapidement.

À l'heure actuelle, la principale direction de recherche est de préparer des nanomatériaux structurés avec une grande surface spécifique, tels que des nanotubes, des réseaux de nanorod, des membranes nanoporeuses, etc. pour augmenter la capacité d'adsorption du gaz et le taux de diffusion du gaz, et ainsi améliorer la sensibilité et la vitesse de réponse au gaz des matériaux. Le dopage élémentaire de l'oxyde métallique ou la construction du système nanocomposite, les composants dopants ou composites introduits peuvent jouer un rôle catalytique, et peuvent également devenir un porte-afficulte pour la construction de la nanostructure, améliorant ainsi les performances globales de détection du gaz des matériaux de sensibilisation.

1. Matériaux de détection de gaz utilisés de l'oxyde de nano-étain (SNO2)

Oxyde d'étain (SNO2) est une sorte de matériau sensible au gaz sensible général. Il a une bonne sensibilité aux gaz tels que l'éthanol, le H2S et le CO. Sa sensibilité au gaz dépend de la taille des particules et de la surface spécifique. Contrôler la taille de la nanopourbe SNO2 est la clé pour améliorer la sensibilité au gaz.

Sur la base des poudres de nano-étain mésoporeuses et macroporeuses, les chercheurs ont préparé des capteurs à film épais qui ont une activité catalytique plus élevée pour l'oxydation du CO, ce qui signifie une activité de détection de gaz plus élevée. De plus, la structure nanoporeuse est devenue un point chaud dans la conception de matériaux de détection de gaz en raison de sa grande SSA, de ses riches canaux de diffusion de gaz et de transfert de masse.

2. Matériaux de détection de gaz utilisés d'oxyde de nano-fer (Fe2O3)

Oxyde de fer (Fe2O3)A deux formes cristallines: alpha et gamma, qui peuvent tous deux être utilisés comme matériaux de détection de gaz, mais les propriétés de détection de gaz d'entre elles ont de grandes différences. α-FE2O3 appartient à la structure de Corundum, dont les propriétés physiques sont stables. Son mécanisme de détection de gaz est contrôlé en surface et sa sensibilité est faible. γ-FE2O3 appartient à la structure des spinelles et est métastable. Son mécanisme de détection de gaz est principalement le contrôle de la résistance corporelle. Il a une bonne sensibilité mais une mauvaise stabilité, et est facile à changer en α-FE2O3 et à réduire la sensibilité au gaz.

Les recherches actuelles se concentrent sur l'optimisation des conditions de synthèse pour contrôler la morphologie des nanoparticules Fe2O3, puis le dépistage de matériaux appropriés sensibles au gaz, tels que les nanobeons α-FE2O3, les nanorodes α-FE2O3 poreux, les nanostructures α-fe2o3

3. Matériaux de détection de gaz utilisés de l'oxyde de nano-zinc (ZnO)
Oxyde de zinc (ZnO)est un matériau typique de sensibilisation au gaz à contrôlée en surface. Le capteur de gaz à base de ZnO a une température de fonctionnement élevée et une mauvaise sélectivité, ce qui la rend beaucoup moins utilisée que les nanopowders SNO2 et Fe2O3. Par conséquent, la préparation d'une nouvelle structure des nanomatériaux ZnO, la modification du dopage du nano-znO pour réduire la température de fonctionnement et améliorer la sélectivité est au centre de la recherche sur les matériaux de détection de gaz Nano ZnO.

À l'heure actuelle, le développement de l'élément de détection de gaz nano-znO monocristalliste est l'une des directions frontalières, telles que les capteurs de gaz nanorod monocristallins ZnO.

4. Les matériaux de détection de gaz ont utilisé l'oxyde de nano indium (IN2O3)
Oxyde d'indium (IN2O3)est un matériau de détection de gaz semi-conducteur de type N émergent. Par rapport à SNO2, ZnO, Fe2O3, etc., il a une bande interdite large, une petite résistivité et une activité catalytique élevée, et une sensibilité élevée aux CO et NO2. Les nanomatériaux poreux représentés par Nano IN2O3 sont l'un des points chauds de recherche récents. Les chercheurs ont synthétisé des matériaux mésoporeux IN2O3 ordonnés au moyen de la réplication de la matrice de silice mésoporeuse. Les matériaux obtenus ont une bonne stabilité dans la plage de 450 à 650 ° C, ils conviennent donc aux capteurs de gaz avec des températures de fonctionnement plus élevées. Ils sont sensibles au méthane et peuvent être utilisés pour la surveillance de l'explosion liée à la concentration.

5. Matériaux de détection de gaz utilisés de l'oxyde de nano-tungstène (WO3)
Nanoparticules WO3est un matériau semi-conducteur composé en métal de transition qui a été largement étudié et appliqué pour sa bonne propriété de détection de gaz. Nano Wo3 a des structures stables telles que le triclinique, le monoclinique et l'orthorhombique. Les chercheurs ont préparé des nanoparticules WO3 par méthode de nano-casting en utilisant le modèle Mésoporeux SIO2. Il a été constaté que les nanoparticules monocliniques WO3 avec une taille moyenne de 5 nm ont de meilleures performances de détection de gaz, et les paires de capteurs obtenues par dépôt électrophorétique de nanoparticules WO3 à faibles concentrations de NO2 ont une réponse élevée.

La distribution homogène des nanoclusters WO3 de phase hexagonale a été synthétisée par méthode d'échange-hydrothermal. Les résultats des tests de sensibilité au gaz montrent que le capteur de gaz nanoclusté WO3 a une faible température de fonctionnement, une sensibilité élevée à l'acétone et à la triméthylamine et un temps de récupération de réponse idéal, révélant une bonne perspective d'application du matériau.

6. Les matériaux de détection de gaz ont utilisé du dioxyde de nano titane (TiO2)
Dioxyde de titane (TiO2)Les matériaux de détection de gaz présentent les avantages d'une bonne stabilité thermique et d'un processus de préparation simple et sont devenus progressivement un autre matériau chaud pour les chercheurs. À l'heure actuelle, la recherche sur le capteur de gaz nano-TIO2 se concentre sur la nanostructure et la fonctionnalisation des matériaux de détection TiO2 en utilisant la nanotechnologie émergente. Par exemple, les chercheurs ont fabriqué des fibres TiO2 creuses de micro-nano-nano par technologie d'électrofilage coaxiale. En utilisant la technologie de flamme stagnante prémélangée, l'électrode croisée est placée à plusieurs reprises dans une flamme stagnante prémélangée avec du tétraisopropoxyde de titane comme précurseur, puis a été directement cultivé pour former la membrane poreuse avec des nanoparticules Tio2, qui est une réponse sensible à la CO. Simultanément augmente le Tio2 Nanotube Array par anodisation et applique la détection de Tio2.

7. Composites de nano-oxyde pour matériau de détection de gaz
Les propriétés de détection de gaz des matériaux de détection des poudres d'oxydes de nano-métal peuvent être améliorées par le dopage, ce qui ajuste non seulement la conductivité électrique du matériau, mais améliore également la stabilité et la sélectivité. Le dopage des éléments métalliques précieux est une méthode courante, et des éléments tels que Au et Ag sont souvent utilisés comme dopants pour améliorer les performances de détection de gaz de la poudre d'oxyde de nano-zinc. Les matériaux de détection de gaz composite de nano-oxyde comprennent principalement les matériaux dopés SNO2 dopés par Pd, le matériau de détection de sphère creuse à plusieurs éléments, qui peut être réalisé en contrôlant les additifs et en détection de la température pour réaliser la détection électorale de NH3, H2S et Co. Film WO3, améliorant ainsi sa sensibilité au NO2.

À l'heure actuelle, les composites d'oxyde de graphène / nano-métal sont devenus un point chaud des matériaux du capteur de gaz. Les nanocomposites de graphène / SNO2 ont été largement utilisés comme détection d'ammoniac et de matériaux de détection NO2.