મુખ્ય સોલિડ-સ્ટેટ ગેસ સેન્સર તરીકે, નેનો મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર ગેસ સેન્સરનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન, પર્યાવરણીય દેખરેખ, આરોગ્ય સંભાળ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં તેમની ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા, ઓછી ઉત્પાદન કિંમત અને સરળ સિગ્નલ માપન માટે વ્યાપકપણે થાય છે.હાલમાં, નેનો મેટલ ઓક્સાઇડ સેન્સિંગ સામગ્રીના ગેસ સેન્સિંગ ગુણધર્મોના સુધારણા પર સંશોધન મુખ્યત્વે નેનોસ્કેલ મેટલ ઓક્સાઇડના વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જેમ કે નેનોસ્ટ્રક્ચર અને ડોપિંગ ફેરફાર.

નેનો મેટલ ઓક્સાઇડ સેમિકન્ડક્ટર સેન્સિંગ સામગ્રી મુખ્યત્વે SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, વગેરે છે. સેન્સરના ઘટકો હજુ પણ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા પ્રતિકારક ગેસ સેન્સર છે, બિન-પ્રતિરોધક ગેસ સેન્સર પણ વધુ ઝડપથી વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે.

હાલમાં, મુખ્ય સંશોધન દિશા એ છે કે નેનોટ્યુબ્સ, નેનોરોડ એરે, નેનોપોરસ મેમ્બ્રેન વગેરે જેવા વિશાળ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર સાથે માળખાગત નેનોમટેરિયલ્સ તૈયાર કરવાની છે જેથી ગેસ શોષણ ક્ષમતા અને ગેસ પ્રસરણ દરમાં વધારો થાય અને આ રીતે સંવેદનશીલતા અને પ્રતિભાવની ગતિમાં સુધારો થાય. સામગ્રીના ગેસ માટે.મેટલ ઓક્સાઇડનું પ્રાથમિક ડોપિંગ, અથવા નેનોકોમ્પોઝિટ સિસ્ટમનું નિર્માણ, દાખલ કરાયેલ ડોપેન્ટ અથવા સંયુક્ત ઘટકો ઉત્પ્રેરક ભૂમિકા ભજવી શકે છે, અને નેનોસ્ટ્રક્ચરના નિર્માણ માટે સહાયક વાહક પણ બની શકે છે, જેનાથી સેન્સિંગની એકંદર ગેસ સેન્સિંગ કામગીરીમાં સુધારો થાય છે. સામગ્રી

1. નેનો ટીન ઓક્સાઇડ (SnO2) વપરાતી ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી

ટીન ઓક્સાઇડ (SnO2) એ એક પ્રકારની સામાન્ય સંવેદનશીલ ગેસ સંવેદનશીલ સામગ્રી છે.તે ઇથેનોલ, H2S અને CO જેવા વાયુઓ પ્રત્યે સારી સંવેદનશીલતા ધરાવે છે. તેની ગેસ સંવેદનશીલતા કણોના કદ અને ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર પર આધારિત છે.SnO2 નેનોપાવડરના કદને નિયંત્રિત કરવું એ ગેસની સંવેદનશીલતા સુધારવા માટેની ચાવી છે.

મેસોપોરસ અને મેક્રોપોરસ નેનો ટીન ઓક્સાઇડ પાઉડર પર આધારિત, સંશોધકોએ જાડા-ફિલ્મ સેન્સર તૈયાર કર્યા જે CO ઓક્સિડેશન માટે ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ ધરાવે છે, જેનો અર્થ થાય છે ઉચ્ચ ગેસ સેન્સિંગ પ્રવૃત્તિ.વધુમાં, નેનોપોરસ માળખું તેના વિશાળ SSA, સમૃદ્ધ ગેસ પ્રસાર અને માસ ટ્રાન્સફર ચેનલોને કારણે ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રીની ડિઝાઇનમાં એક હોટ સ્પોટ બની ગયું છે.

2. નેનો આયર્ન ઓક્સાઇડ (Fe2O3) વપરાતી ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી

આયર્ન ઓક્સાઇડ (Fe2O3)બે સ્ફટિક સ્વરૂપો છે: આલ્ફા અને ગામા, જે બંનેનો ઉપયોગ ગેસ સંવેદના સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે, પરંતુ તેમના ગેસ સંવેદના ગુણધર્મોમાં મોટો તફાવત છે.α-Fe2O3 કોરન્ડમ સ્ટ્રક્ચરથી સંબંધિત છે, જેની ભૌતિક ગુણધર્મો સ્થિર છે.તેની ગેસ સેન્સિંગ મિકેનિઝમ સપાટી પર નિયંત્રિત છે, અને તેની સંવેદનશીલતા ઓછી છે.γ-Fe2O3 સ્પાઇનલ સ્ટ્રક્ચરથી સંબંધિત છે અને મેટાસ્ટેબલ છે.તેની ગેસ સેન્સિંગ મિકેનિઝમ મુખ્યત્વે બોડી રેઝિસ્ટન્સ કંટ્રોલ છે. તે સારી સંવેદનશીલતા ધરાવે છે પરંતુ નબળી સ્થિરતા ધરાવે છે, અને તેને α-Fe2O3માં બદલવા અને ગેસની સંવેદનશીલતા ઘટાડવા માટે સરળ છે.

વર્તમાન સંશોધન Fe2O3 નેનોપાર્ટિકલ્સના મોર્ફોલોજીને નિયંત્રિત કરવા માટે સંશ્લેષણની સ્થિતિને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, અને પછી α-Fe2O3 નેનોબીમ્સ, છિદ્રાળુ α-Fe2O3 નેનોરોડ્સ, monodisperse α-Fe2O3, me-Fe2O3 નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ જેવી યોગ્ય ગેસ-સંવેદનશીલ સામગ્રી માટે સ્ક્રીનીંગ કરે છે. નેનોમટીરીયલ્સ, વગેરે.

3. નેનો ઝીંક ઓક્સાઇડ (ZnO) નો ઉપયોગ કરવામાં આવેલ ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી
ઝીંક ઓક્સાઇડ (ZnO)એક લાક્ષણિક સપાટી-નિયંત્રિત ગેસ-સંવેદનશીલ સામગ્રી છે.ZnO-આધારિત ગેસ સેન્સરમાં ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ તાપમાન અને નબળી પસંદગી છે, જે તેને SnO2 અને Fe2O3 નેનોપાવડર કરતાં ઘણી ઓછી વ્યાપક રીતે ઉપયોગમાં લેવાય છે.તેથી, ZnO નેનોમટેરિયલ્સની નવી રચનાની તૈયારી, ઓપરેટિંગ તાપમાન ઘટાડવા અને પસંદગીમાં સુધારો કરવા માટે નેનો-ZnO ના ડોપિંગ ફેરફાર એ નેનો ZnO ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી પર સંશોધનનું કેન્દ્ર છે.

હાલમાં, સિંગલ ક્રિસ્ટલ નેનો-ZnO ગેસ સેન્સિંગ તત્વનો વિકાસ એ સરહદી દિશાઓમાંની એક છે, જેમ કે ZnO સિંગલ ક્રિસ્ટલ નેનોરોડ ગેસ સેન્સર્સ.

4. નેનો ઈન્ડિયમ ઓક્સાઈડ (In2O3) નો ઉપયોગ થતો ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી
ઇન્ડિયમ ઓક્સાઇડ (In2O3)ઉભરતી એન-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી છે.SnO2, ZnO, Fe2O3, વગેરેની તુલનામાં, તેમાં વિશાળ બેન્ડ ગેપ, નાની પ્રતિરોધકતા અને ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ અને CO અને NO2 માટે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા છે.નેનો In2O3 દ્વારા રજૂ કરાયેલ છિદ્રાળુ નેનોમટેરિયલ્સ એ તાજેતરના સંશોધનના હોટસ્પોટ્સ પૈકી એક છે.સંશોધકોએ મેસોપોરસ સિલિકા ટેમ્પલેટ પ્રતિકૃતિ દ્વારા ઓર્ડર કરેલ મેસોપોરસ In2O3 સામગ્રીનું સંશ્લેષણ કર્યું.પ્રાપ્ત સામગ્રી 450-650 °C ની રેન્જમાં સારી સ્થિરતા ધરાવે છે, તેથી તે ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ તાપમાન સાથે ગેસ સેન્સર માટે યોગ્ય છે.તેઓ મિથેન પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે અને તેનો ઉપયોગ એકાગ્રતા-સંબંધિત વિસ્ફોટ મોનિટરિંગ માટે થઈ શકે છે.

5. નેનો ટંગસ્ટન ઓક્સાઇડ (WO3) વપરાતી ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી
WO3 નેનોપાર્ટિકલ્સએક ટ્રાન્ઝિશન મેટલ કમ્પાઉન્ડ સેમિકન્ડક્ટર મટિરિયલ છે જેનો વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે અને તેની સારી ગેસ સેન્સિંગ પ્રોપર્ટી માટે લાગુ કરવામાં આવી છે.નેનો ડબ્લ્યુઓ3માં ટ્રિક્લિનિક, મોનોક્લિનિક અને ઓર્થોરોમ્બિક જેવી સ્થિર રચનાઓ છે.સંશોધકોએ ટેમ્પલેટ તરીકે મેસોપોરસ SiO2 નો ઉપયોગ કરીને નેનો-કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા WO3 નેનોપાર્ટિકલ્સ તૈયાર કર્યા.એવું જાણવા મળ્યું હતું કે 5 એનએમના સરેરાશ કદ સાથેના મોનોક્લિનિક WO3 નેનોપાર્ટિકલ્સનું ગેસ સેન્સિંગ પ્રદર્શન વધુ સારું છે, અને WO3 નેનોપાર્ટિકલ્સના ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક ડિપોઝિશન દ્વારા મેળવેલા સેન્સર જોડીઓ NO2 ની ઓછી સાંદ્રતા ધરાવે છે.

હેક્સાગોનલ ફેઝ WO3 નેનોક્લસ્ટર્સનું સજાતીય વિતરણ આયન વિનિમય-હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.ગેસ સંવેદનશીલતા પરીક્ષણ પરિણામો દર્શાવે છે કે WO3 નેનોક્લસ્ટર્ડ ગેસ સેન્સર નીચું ઓપરેટિંગ તાપમાન, એસીટોન અને ટ્રાઇમેથાઇલામિન પ્રત્યે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને આદર્શ પ્રતિભાવ પુનઃપ્રાપ્તિ સમય ધરાવે છે, જે સામગ્રીની સારી એપ્લિકેશનની સંભાવના દર્શાવે છે.

6. નેનો ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ (TiO2) વપરાતી ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી
ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ (TiO2)ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રીમાં સારી થર્મલ સ્થિરતા અને સરળ તૈયારી પ્રક્રિયાના ફાયદા છે અને તે ધીમે ધીમે સંશોધકો માટે બીજી ગરમ સામગ્રી બની ગઈ છે.હાલમાં, નેનો-TiO2 ગેસ સેન્સર પરનું સંશોધન ઉભરતી નેનો ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને TiO2 સેન્સિંગ સામગ્રીના નેનોસ્ટ્રક્ચર અને કાર્યાત્મકકરણ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.ઉદાહરણ તરીકે, સંશોધકોએ કોએક્સિયલ ઇલેક્ટ્રોસ્પિનિંગ ટેક્નોલોજી દ્વારા માઇક્રો-નેનો-સ્કેલ હોલો TiO2 ફાઇબર બનાવ્યા છે.પ્રિમિક્સ્ડ સ્ટેગ્નન્ટ ફ્લેમ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, ક્રોસ ઇલેક્ટ્રોડને ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાઇસોપ્રોપોક્સાઇડ સાથે અગ્રવર્તી તરીકે વારંવાર પ્રિમિક્સ્ડ સ્ટેગ્નન્ટ ફ્લેમમાં મૂકવામાં આવે છે, અને પછી તે TiO2 નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે છિદ્રાળુ પટલ બનાવવા માટે સીધો ઉગાડવામાં આવે છે, જે CO માટે સંવેદનશીલ પ્રતિભાવ છે. એનોડાઇઝેશન દ્વારા નેનોટ્યુબ એરે અને તેને SO2 ની શોધ પર લાગુ કરે છે.

7. ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી માટે નેનો ઓક્સાઇડ સંયોજનો
નેનો મેટલ ઓક્સાઇડ પાઉડર સેન્સિંગ સામગ્રીઓના ગેસ સેન્સિંગ ગુણધર્મોને ડોપિંગ દ્વારા સુધારી શકાય છે, જે માત્ર સામગ્રીની વિદ્યુત વાહકતાને સમાયોજિત કરતું નથી, પરંતુ સ્થિરતા અને પસંદગીમાં પણ સુધારો કરે છે.કિંમતી ધાતુના તત્વોનું ડોપિંગ એ એક સામાન્ય પદ્ધતિ છે અને નેનો ઝીંક ઓક્સાઇડ પાવડરની ગેસ સેન્સિંગ કામગીરીને સુધારવા માટે એયુ અને એજી જેવા તત્વોનો વારંવાર ડોપન્ટ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.નેનો ઓક્સાઇડ સંયુક્ત ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રીઓમાં મુખ્યત્વે Pd ડોપેડ SnO2, Pt-doped γ-Fe2O3, અને બહુ-તત્વ ઉમેરવામાં આવેલ In2O3 હોલો સ્ફિયર સેન્સિંગ સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે, જે NH3, H2S અને CO ની વૈકલ્પિક શોધને અનુભૂતિ કરવા માટે ઉમેરણોને નિયંત્રિત કરીને અને તાપમાન સેન્સિંગ દ્વારા અનુભવી શકાય છે. વધુમાં, WO3 ફિલ્મની છિદ્રાળુ સપાટીની રચનાને સુધારવા માટે WO3 નેનો ફિલ્મને V2O5 ના સ્તર સાથે સંશોધિત કરવામાં આવે છે, જેનાથી NO2 પ્રત્યે તેની સંવેદનશીલતામાં સુધારો થાય છે.

હાલમાં, ગ્રાફીન/નેનો-મેટલ ઓક્સાઇડ કમ્પોઝીટ ગેસ સેન્સર સામગ્રીમાં હોટસ્પોટ બની ગયા છે.Graphene/SnO2 નેનોકોમ્પોઝીટ્સનો વ્યાપકપણે એમોનિયા શોધ અને NO2 સેન્સિંગ સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.