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

Les matériaux de détection semi-conducteurs à nano-oxyde métallique sont principalement SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, etc. Les composants du capteur sont toujours les capteurs de gaz résistifs les plus largement utilisés, les capteurs de gaz non résistifs sont également développés plus rapidement.

À l'heure actuelle, la principale direction de recherche consiste à préparer des nanomatériaux structurés à grande surface spécifique, tels que des nanotubes, des réseaux de nanotiges, des membranes nanoporeuses, etc. pour augmenter la capacité d'adsorption de gaz et le taux de diffusion de 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, le dopant introduit ou les composants composites peuvent jouer un rôle catalytique et peuvent également devenir un support auxiliaire pour la construction de la nanostructure, améliorant ainsi les performances globales de détection de gaz de la détection. matériaux.

1. Matériaux de détection de gaz utilisés Nano oxyde d'étain (SnO2)

Oxyde d'étain (SnO2) est une sorte de matériau général sensible aux gaz sensibles.Il a une bonne sensibilité aux gaz tels que l'éthanol, le H2S et le CO. Sa sensibilité aux gaz dépend de la taille des particules et de la surface spécifique.Le contrôle de la taille de la nanopoudre de SnO2 est la clé pour améliorer la sensibilité aux gaz.

Sur la base de poudres d'oxyde de nano-étain mésoporeuses et macroporeuses, les chercheurs ont préparé des capteurs à couche épaisse 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 sa riche diffusion de gaz et de ses canaux de transfert de masse.

2. Matériaux de détection de gaz utilisés Nano oxyde de fer (Fe2O3)

Oxyde de fer (Fe2O3)a deux formes cristallines : alpha et gamma, qui peuvent toutes deux être utilisées comme matériaux de détection de gaz, mais leurs propriétés de détection de gaz présentent de grandes différences.α-Fe2O3 appartient à la structure du corindon, 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 spinelle et est métastable.Son mécanisme de détection de gaz est principalement le contrôle de la résistance du corps. Il a une bonne sensibilité mais une mauvaise stabilité, et est facile à changer en α-Fe2O3 et à réduire la sensibilité au gaz.

La recherche actuelle se concentre sur l'optimisation des conditions de synthèse pour contrôler la morphologie des nanoparticules de Fe2O3, puis sur le criblage de matériaux sensibles aux gaz appropriés, tels que les nanofaisceaux α-Fe2O3, les nanotiges α-Fe2O3 poreuses, les nanostructures α-Fe2O3 monodispersées, les mésopores α-Fe2O3 nanomatériaux, etc.

3. Matériaux de détection de gaz utilisés Nano oxyde de zinc (ZnO)
Oxyde de zinc (ZnO)est un matériau typique sensible aux gaz à surface contrôlée.Le capteur de gaz à base de ZnO a une température de fonctionnement élevée et une faible sélectivité, ce qui le rend beaucoup moins utilisé que les nanopoudres de SnO2 et Fe2O3.Par conséquent, la préparation d'une nouvelle structure de 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 d'un élément de détection de gaz nano-ZnO monocristallin est l'une des directions frontalières, telles que les capteurs de gaz nanotige monocristallin ZnO.

4. Matériaux de détection de gaz utilisés Nano oxyde d'indium (In2O3)
Oxyde d'indium (In2O3)est un nouveau matériau semi-conducteur de détection de gaz de type n.Comparé à SnO2, ZnO, Fe2O3, etc., il a une large bande interdite, une faible résistivité et une activité catalytique élevée, ainsi qu'une sensibilité élevée au CO et au NO2.Les nanomatériaux poreux représentés par le nano In2O3 sont l'un des points chauds de la recherche récente.Les chercheurs ont synthétisé des matériaux In2O3 mésoporeux ordonnés au moyen d'une réplication de 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 des explosions liées à la concentration.

5. Matériaux de détection de gaz utilisés Nano oxyde de tungstène (WO3)
Nanoparticules de WO3est un matériau semi-conducteur composé de 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 triclinique, monoclinique et orthorhombique.Les chercheurs ont préparé des nanoparticules de WO3 par une méthode de nano-moulage en utilisant du SiO2 mésoporeux comme matrice.Il a été constaté que les nanoparticules WO3 monocliniques d'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 en phase hexagonale a été synthétisée par la méthode d'échange d'ions-hydrothermique.Les résultats du test de sensibilité au gaz montrent que le capteur de gaz nanocluster 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. Matériaux de détection de gaz utilisés Nano dioxyde de titane (TiO2)
Dioxyde de titane (TiO2)Les matériaux de détection de gaz ont les avantages d'une bonne stabilité thermique et d'un processus de préparation simple, et sont progressivement devenus 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 de TiO2 en utilisant la nanotechnologie émergente.Par exemple, des chercheurs ont fabriqué des fibres creuses de TiO2 à l'échelle micro-nano par la technologie d'électrofilage coaxial.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 directement cultivée pour former la membrane poreuse avec des nanoparticules de TiO2, qui est une réponse sensible au CO. Croissance simultanée du TiO2 commandé réseau de nanotubes par anodisation et l'applique à la détection de SO2.

7. Composites de nano-oxyde pour le matériau de détection de gaz
Les propriétés de détection de gaz des matériaux de détection de poudres de nano-oxydes métalliques peuvent être améliorées par dopage, qui non seulement ajuste la conductivité électrique du matériau, mais améliore également la stabilité et la sélectivité.Le dopage d'éléments en métaux 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 composites à nano-oxyde comprennent principalement du SnO2 dopé au Pd, du γ-Fe2O3 dopé au Pt et du matériau de détection de sphère creuse In2O3 ajouté à plusieurs éléments, qui peut être réalisé en contrôlant les additifs et en détectant la température pour réaliser la détection élective de NH3, H2S et CO De plus, le nano film WO3 est modifié avec une couche de V2O5 pour améliorer la structure de surface poreuse du film WO3, améliorant ainsi sa sensibilité au NO2.

À l'heure actuelle, les composites graphène/oxyde de nano-métal sont devenus un point chaud dans les matériaux des capteurs de gaz.Les nanocomposites graphène/SnO2 ont été largement utilisés comme matériaux de détection d'ammoniac et de détection de NO2.