Como principais sensores de gas de estado sólido, os sensores de gas semicondutor de óxido metálico nano úsanse amplamente na produción industrial, vixilancia ambiental, coidado da saúde e outros campos pola súa alta sensibilidade, baixo custo de fabricación e medición de sinal sinxela.Na actualidade, a investigación sobre a mellora das propiedades de detección de gases dos materiais de detección de nanoóxidos metálicos céntrase principalmente no desenvolvemento de óxidos metálicos a nanoescala, como a modificación da nanoestrutura e do dopaxe.

Os materiais de detección de semicondutores de óxidos metálicos nano son principalmente SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, etc. Os compoñentes do sensor seguen sendo os sensores de gases resistivos máis utilizados, os sensores de gases non resistivos tamén se están desenvolvendo máis rapidamente.

Na actualidade, a principal dirección de investigación é preparar nanomateriais estruturados con gran superficie específica, como nanotubos, matrices de nanorods, membranas nanoporosas, etc. para aumentar a capacidade de adsorción de gas e a taxa de difusión do gas, e así mellorar a sensibilidade e a velocidade de resposta. ao gas dos materiais.O dopaxe elemental do óxido metálico, ou a construción do sistema nanocomposto, o dopante introducido ou os compoñentes compostos poden desempeñar un papel catalítico e tamén poden converterse nun portador auxiliar para a construción da nanoestrutura, mellorando así o rendemento global da detección de gases. materiais.

1. Materiais de detección de gases utilizados Óxido de nano estaño (SnO2)

Óxido de estaño (SnO2) é un tipo de material xeralmente sensible ao gas.Ten boa sensibilidade a gases como etanol, H2S e CO. A súa sensibilidade aos gases depende do tamaño das partículas e da superficie específica.Controlar o tamaño do nanopo de SnO2 é a clave para mellorar a sensibilidade ao gas.

A partir de nanoóxidos de estaño en po mesoporosos e macroporosos, os investigadores prepararon sensores de película grosa que teñen maior actividade catalítica para a oxidación do CO, o que significa unha maior actividade de detección de gases.Ademais, a estrutura nanoporosa converteuse nun punto quente no deseño de materiais de detección de gases debido ao seu gran SSA, a súa rica difusión de gas e as canles de transferencia de masa.

2. Materiais de detección de gases utilizados Nano óxido de ferro (Fe2O3)

Óxido de ferro (Fe2O3)ten dúas formas cristalinas: alfa e gamma, ambas as cales poden usarse como materiais de detección de gases, pero as propiedades de detección de gas teñen grandes diferenzas.α-Fe2O3 pertence á estrutura do corindón, cuxas propiedades físicas son estables.O seu mecanismo de detección de gases está controlado pola superficie e a súa sensibilidade é baixa.γ-Fe2O3 pertence á estrutura da espinela e é metaestable.O seu mecanismo de detección de gases é principalmente o control da resistencia corporal. Ten unha boa sensibilidade pero unha estabilidade deficiente e é fácil de cambiar a α-Fe2O3 e reducir a sensibilidade ao gas.

A investigación actual céntrase na optimización das condicións de síntese para controlar a morfoloxía das nanopartículas de Fe2O3 e, a continuación, na selección de materiais sensibles aos gases axeitados, como nanobeams α-Fe2O3, nanobacos porosos α-Fe2O3, nanoestruturas monodispersas α-Fe2O3, mesoporos α-Fe2O3. nanomateriais, etc.

3. Materiais de detección de gases utilizados Nano-óxido de zinc (ZnO)
Óxido de zinc (ZnO)é un típico material sensible ao gas controlado pola superficie.O sensor de gas baseado en ZnO ten unha alta temperatura de funcionamento e unha selectividade deficiente, o que o fai moito menos utilizado que os nanopo SnO2 e Fe2O3.Polo tanto, a preparación de novas estruturas de nanomateriais de ZnO, a modificación dopaxe do nano-ZnO para reducir a temperatura de funcionamento e mellorar a selectividade é o foco da investigación sobre materiais de detección de gas nano ZnO.

Na actualidade, o desenvolvemento do elemento sensor de gas nano-ZnO de cristal único é unha das direccións fronteira, como os sensores de gas de nanobaca de cristal único ZnO.

4. Materiais de detección de gases utilizados Nanoóxido de indio (In2O3)
Óxido de indio (In2O3)é un material sensor de gas semicondutor tipo n emerxente.En comparación con SnO2, ZnO, Fe2O3, etc., ten unha gran brecha de banda, pequena resistividade e alta actividade catalítica e alta sensibilidade ao CO e ao NO2.Os nanomateriais porosos representados polo nano In2O3 son un dos focos de investigación recentes.Os investigadores sintetizaron materiais de In2O3 mesoporosos ordenados mediante a replicación de moldes de sílice mesoporosa.Os materiais obtidos teñen unha boa estabilidade no rango de 450-650 °C, polo que son axeitados para sensores de gas con temperaturas de funcionamento máis altas.Son sensibles ao metano e pódense utilizar para o seguimento de explosións relacionadas coa concentración.

5. Os materiais de detección de gases utilizados Óxido de tungsteno nano (WO3)
Nanopartículas de WO3é un material semicondutor composto de metal de transición que foi amplamente estudado e aplicado polas súas boas propiedades de detección de gases.Nano WO3 ten estruturas estables como triclínica, monoclínica e ortorrómbica.Os investigadores prepararon nanopartículas de WO3 mediante o método de nanofundición usando SiO2 mesoporoso como modelo.Descubriuse que as nanopartículas de WO3 monoclínicas cun tamaño medio de 5 nm teñen un mellor rendemento de detección de gases, e os pares de sensores obtidos pola deposición electroforética de nanopartículas de WO3 As baixas concentracións de NO2 teñen unha resposta elevada.

A distribución homoxénea dos nanocúmulos de WO3 en fase hexagonal sintetizouse mediante o método hidrotermal de intercambio iónico.Os resultados das probas de sensibilidade ao gas mostran que o sensor de gas nanoclustered WO3 ten unha temperatura de funcionamento baixa, unha alta sensibilidade á acetona e á trimetilamina e un tempo de recuperación de resposta ideal, o que revela unha boa perspectiva de aplicación do material.

6. Materiais de detección de gases utilizados Nanodióxido de titanio (TiO2)
Dióxido de titanio (TiO2)Os materiais de detección de gases teñen as vantaxes dunha boa estabilidade térmica e dun proceso de preparación sinxelo e convertéronse gradualmente noutro material quente para os investigadores.Na actualidade, a investigación sobre o sensor de gas nano-TiO2 céntrase na nanoestrutura e funcionalización de materiais de detección de TiO2 mediante o uso da nanotecnoloxía emerxente.Por exemplo, os investigadores fabricaron fibras ocas de TiO2 a micronano-escala mediante a tecnoloxía de electrospinning coaxial.Usando a tecnoloxía de chama estancada premesturada, o eléctrodo cruzado colócase repetidamente nunha chama estancada premesturada con tetraisopropóxido de titanio como precursor, e despois crece directamente para formar a membrana porosa con nanopartículas de TiO2, que é unha resposta sensible ao CO. Simultáneamente crece o TiO2 ordenado. matriz de nanotubos mediante anodización e aplícao á detección de SO2.

7. Compostos de nanoóxidos para material de detección de gases
As propiedades de detección de gases dos materiais de detección de nanoóxidos metálicos en po pódense mellorar mediante dopaxe, que non só axusta a condutividade eléctrica do material, senón que tamén mellora a estabilidade e a selectividade.A dopaxe de elementos de metais preciosos é un método común, e elementos como Au e Ag adoitan usarse como dopantes para mellorar o rendemento de detección de gases do nano óxido de cinc en po.Os materiais de detección de gases compostos de nanoóxidos inclúen principalmente SnO2 dopado con Pd, γ-Fe2O3 dopado con Pt e material de detección de esferas ocas de In2O3 engadido con varios elementos, que se pode realizar controlando aditivos e detectando temperatura para realizar a detección electiva de NH3, H2S e CO Ademais, a nano película de WO3 modifícase cunha capa de V2O5 para mellorar a estrutura da superficie porosa da película de WO3, mellorando así a súa sensibilidade ao NO2.

Na actualidade, os compostos de grafeno/óxido de nanometálico convertéronse nun punto quente nos materiais dos sensores de gas.Os nanocompostos de grafeno/SnO2 foron amplamente utilizados como materiais de detección de amoníaco e sensores de NO2.