મુખ્ય નક્કર-રાજ્ય ગેસ સેન્સર તરીકે, નેનો મેટલ ox કસાઈડ સેમિકન્ડક્ટર ગેસ સેન્સર તેમની ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા, ઓછી ઉત્પાદન ખર્ચ અને સરળ સિગ્નલ માપન માટે industrial દ્યોગિક ઉત્પાદન, પર્યાવરણીય દેખરેખ, આરોગ્ય સંભાળ અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. હાલમાં, નેનો મેટલ ox કસાઈડ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સના ગેસ સેન્સિંગ ગુણધર્મોના સુધારણા પર સંશોધન મુખ્યત્વે નેનોસ્કેલ મેટલ ox કસાઈડ, જેમ કે નેનોસ્ટ્રક્ચર અને ડોપિંગ ફેરફારના વિકાસ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

નેનો મેટલ ox કસાઈડ સેમિકન્ડક્ટર સેન્સિંગ મટિરિયલ્સ મુખ્યત્વે એસ.એન.ઓ., ઝેડએનઓ, ફે 2 ઓ 3, વીઓ 2, ઇન 2 ઓ 3, ડબ્લ્યુઓ 3, ટીઆઈઓ 2, વગેરે છે. સેન્સર ઘટકો હજી પણ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવામાં આવતા રેઝિસ્ટિવ ગેસ સેન્સર છે, નોન-રેઝિસ્ટિવ વાયુઓ સેન્સર પણ વધુ ઝડપથી વિકસિત થઈ રહ્યા છે.

હાલમાં, મુખ્ય સંશોધન દિશા એ છે કે નેનોટ્યુબ્સ, નેનોરોદ એરે, નેનોપ્રોસ મેમ્બ્રેન વગેરે જેવા મોટા વિશિષ્ટ સપાટીના ક્ષેત્ર સાથે સ્ટ્રક્ચર્ડ નેનોમેટ્રીયલ્સ તૈયાર કરવાની છે. મેટલ ox કસાઈડનું એલિમેન્ટલ ડોપિંગ, અથવા નેનોક omp મ્પોઝાઇટ સિસ્ટમના નિર્માણ, રજૂ કરેલા ડોપન્ટ અથવા સંયુક્ત ઘટકો ઉત્પ્રેરક ભૂમિકા ભજવી શકે છે, અને નેનોસ્ટ્રક્ચર બનાવવા માટે સહાયક વાહક પણ બની શકે છે, ત્યાં સંવેદનાત્મક સામગ્રીના એકંદર ગેસ સેન્સિંગ પ્રભાવમાં સુધારો થાય છે.

1. ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ નેનો ટીન ox કસાઈડ (સ્નો 2)

ટીન ox કસાઈડ (સ્નો 2) એક પ્રકારનો સામાન્ય સંવેદનશીલ ગેસ સંવેદનશીલ સામગ્રી છે. તેમાં ઇથેનોલ, એચ 2 એસ અને સીઓ જેવા વાયુઓ પ્રત્યે સારી સંવેદનશીલતા છે. તેની ગેસ સંવેદનશીલતા કણોના કદ અને વિશિષ્ટ સપાટીના ક્ષેત્ર પર આધારિત છે. એસ.એન.ઓ. 2 નેનોપાવડરના કદને નિયંત્રિત કરવું એ ગેસ સંવેદનશીલતામાં સુધારો કરવાની ચાવી છે.

મેસોપરસ અને મેક્રોપોરસ નેનો ટીન ox કસાઈડ પાવડરના આધારે, સંશોધનકારોએ જાડા-ફિલ્મ સેન્સર તૈયાર કર્યા છે જેમાં સીઓ ઓક્સિડેશન માટે ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ છે, જેનો અર્થ છે ગેસ સેન્સિંગ પ્રવૃત્તિ. આ ઉપરાંત, તેના મોટા એસએસએ, સમૃદ્ધ ગેસ પ્રસરણ અને સામૂહિક સ્થાનાંતરણ ચેનલોને કારણે નેનોપ્રોરસ સ્ટ્રક્ચર ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સની રચનામાં એક ગરમ સ્થળ બની ગયું છે.

2. ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ નેનો આયર્ન ox કસાઈડ (ફે 2 ઓ 3)

આયર્ન ox કસાઈડ (ફે 2 ઓ 3)બે સ્ફટિક સ્વરૂપો છે: આલ્ફા અને ગામા, બંનેનો ઉપયોગ ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સ તરીકે કરી શકાય છે, પરંતુ તેમાંના ગેસ સેન્સિંગ ગુણધર્મોમાં મોટા તફાવત છે. α-fe2o3 એ કોરન્ડમ સ્ટ્રક્ચરનું છે, જેની ભૌતિક ગુણધર્મો સ્થિર છે. તેની ગેસ સેન્સિંગ મિકેનિઝમ સપાટી નિયંત્રિત છે, અને તેની સંવેદનશીલતા ઓછી છે. γ-fe2o3 સ્પિનલ સ્ટ્રક્ચરનું છે અને મેટાસ્ટેબલ છે. તેની ગેસ સેન્સિંગ મિકેનિઝમ મુખ્યત્વે શરીર પ્રતિકાર નિયંત્રણ છે. તેમાં સારી સંવેદનશીલતા છે પરંતુ નબળી સ્થિરતા છે, અને α-fe2o3 માં બદલવું અને ગેસની સંવેદનશીલતા ઘટાડવી સરળ છે.

વર્તમાન સંશોધન ફે 2 ઓ 3 નેનોપાર્ટિકલ્સના મોર્ફોલોજીને નિયંત્રિત કરવા માટે સંશ્લેષણની સ્થિતિને izing પ્ટિમાઇઝ કરવા અને પછી યોગ્ય ગેસ-સંવેદનશીલ સામગ્રી, જેમ કે α- ફે 2 ઓ 3 નેનોબીમ્સ, છિદ્રાળુ α- ફે 2 ઓ 3 નેનોરોડ્સ, મોનોડિસ્પર્સ α- ફે 2 ઓ 3 નેનોમ or ર્ટર્સ, મેસોપેટર્સ, મેસોપેટર્સ, પર સ્ક્રિનિંગ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

3. ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ નેનો ઝિંક ox કસાઈડ (ઝેડએનઓ)
ઝીંક ox કસાઈડ (ઝેડએનઓ)એક લાક્ષણિક સપાટી-નિયંત્રિત ગેસ-સંવેદનશીલ સામગ્રી છે. ઝેડએનઓ-આધારિત ગેસ સેન્સરમાં operating પરેટિંગ તાપમાન અને નબળા પસંદગીની પસંદગી છે, જે તેને SNO2 અને FE2O3 નેનોપોડર્સ કરતા ઓછા પ્રમાણમાં ઉપયોગમાં લે છે. તેથી, ઝેડએનઓ નેનોમેટ્રીયલ્સની નવી રચનાની તૈયારી, operating પરેટિંગ તાપમાનને ઘટાડવા અને પસંદગીની સુધારણા માટે નેનો-ઝ્નોમાં ડોપિંગ ફેરફાર એ નેનો ઝેનઓ ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સ પરના સંશોધનનું કેન્દ્ર છે.

હાલમાં, સિંગલ ક્રિસ્ટલ નેનો-ઝ્નો ગેસ સેન્સિંગ તત્વનો વિકાસ એ સીમા દિશાઓમાંની એક છે, જેમ કે ઝેડએનઓ સિંગલ ક્રિસ્ટલ નેનોરોડ ગેસ સેન્સર.

4. ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ નેનો ઇન્ડિયમ ox કસાઈડ (IN2O3)
ઇન્ડિયમ ox કસાઈડ (IN2O3)એક ઉભરતી એન-પ્રકારની સેમિકન્ડક્ટર ગેસ સેન્સિંગ સામગ્રી છે. સ્નો 2, ઝેડએનઓ, ફે 2 ઓ 3, વગેરેની તુલનામાં, તેમાં વિશાળ બેન્ડ ગેપ, નાના પ્રતિકારકતા અને ઉચ્ચ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ અને સીઓ અને એનઓ 2 ની ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા છે. નેનો IN2O3 દ્વારા રજૂ કરાયેલ છિદ્રાળુ નેનોમેટ્રીયલ્સ તાજેતરના સંશોધન હોટસ્પોટ્સમાંથી એક છે. સંશોધનકારોએ મેસોપ્રોરસ સિલિકા નમૂનાની પ્રતિકૃતિ દ્વારા મેસોપરસ ઇન 2 ઓ 3 સામગ્રીને સંશ્લેષિત કર્યા. પ્રાપ્ત સામગ્રીમાં 450-650 ° સે ની રેન્જમાં સારી સ્થિરતા છે, તેથી તેઓ operating ંચા operating પરેટિંગ તાપમાનવાળા ગેસ સેન્સર માટે યોગ્ય છે. તેઓ મિથેન પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય છે અને એકાગ્રતા સંબંધિત વિસ્ફોટ દેખરેખ માટે વાપરી શકાય છે.

5. ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ નેનો ટંગસ્ટન ox કસાઈડ (ડબ્લ્યુઓ 3)
ડબ્લ્યુઓ 3 નેનોપાર્ટિકલ્સએક સંક્રમણ મેટલ કમ્પાઉન્ડ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી છે જેનો વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે અને તેની સારી ગેસ સેન્સિંગ પ્રોપર્ટી માટે લાગુ કરવામાં આવી છે. નેનો ડબ્લ્યુઓ 3 માં ટ્રિક્લિનિક, મોનોક્લિનિક અને ઓર્થોરોમ્બિક જેવા સ્થિર બંધારણો છે. સંશોધનકારોએ નમૂના તરીકે મેસોપ્રોરસ એસઆઈઓ 2 નો ઉપયોગ કરીને નેનો-કાસ્ટિંગ પદ્ધતિ દ્વારા ડબ્લ્યુઓ 3 નેનોપાર્ટિકલ્સ તૈયાર કર્યા. એવું જાણવા મળ્યું છે કે સરેરાશ કદ 5 એનએમના મોનોક્લિનિક ડબ્લ્યુઓ 3 નેનોપાર્ટિકલ્સમાં ગેસ સેન્સિંગની વધુ સારી કામગીરી હોય છે, અને ડબ્લ્યુઓ 3 નેનોપાર્ટિકલ્સના ઇલેક્ટ્રોફોરેટિક જુબાની દ્વારા મેળવેલા સેન્સર જોડીઓ NO2 ની ઓછી સાંદ્રતા ધરાવે છે.

ષટ્કોણ તબક્કો ડબ્લ્યુઓ 3 નેનોક્લસ્ટર્સનું એકરૂપ વિતરણ આયન એક્સચેંજ-હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિ દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. ગેસ સંવેદનશીલતા પરીક્ષણનાં પરિણામો દર્શાવે છે કે ડબ્લ્યુઓ 3 નેનોક્લસ્ટર્ડ ગેસ સેન્સરમાં ઓછા ઓપરેટિંગ તાપમાન, એસિટોન અને ટ્રાઇમેથિલેમાઇન પ્રત્યે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને આદર્શ પ્રતિસાદ પુન recovery પ્રાપ્તિ સમય છે, જે સામગ્રીની સારી એપ્લિકેશનની સંભાવના દર્શાવે છે.

6. ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સનો ઉપયોગ નેનો ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ (ટીઆઈઓ 2)
ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ (ટીઆઈઓ 2)ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સમાં સારી થર્મલ સ્થિરતા અને સરળ તૈયારી પ્રક્રિયાના ફાયદા છે, અને ધીમે ધીમે સંશોધનકારો માટે બીજી ગરમ સામગ્રી બની છે. હાલમાં, નેનો-ટિઓ 2 ગેસ સેન્સર પર સંશોધન ઉભરતા નેનો ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને ટીઆઈઓ 2 સેન્સિંગ મટિરિયલ્સના નેનોસ્ટ્રક્ચર અને કાર્યાત્મકતા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સંશોધનકારોએ કોક્સિયલ ઇલેક્ટ્રોસ્પીનિંગ તકનીક દ્વારા માઇક્રો-નેનો-સ્કેલ હોલો ટિઓ 2 રેસા બનાવી છે. પ્રીમિક્સ્ડ સ્થિર ફ્લેમ ટેક્નોલ .જીનો ઉપયોગ કરીને, ક્રોસ ઇલેક્ટ્રોડ વારંવાર પૂર્વવર્તી તરીકે ટાઇટેનિયમ ટેટ્રિસોપ્રોપોક્સાઇડ સાથે પ્રીમિયમ સ્થિર જ્યોતમાં મૂકવામાં આવે છે, અને પછી સીધા જ ઉગાડવામાં આવે છે તે ટિઓ 2 નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે છિદ્રાળુ પટલ સાથે સંવેદનશીલ પ્રતિસાદ છે. તે એક સાથે સંવેદનશીલ ટાયક્યુબ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

7. ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ માટે નેનો ox કસાઈડ કમ્પોઝિટ્સ
નેનો મેટલ ox કસાઈડ પાવડર સેન્સિંગ મટિરિયલ્સના ગેસ સેન્સિંગ ગુણધર્મો ડોપિંગ દ્વારા સુધારી શકાય છે, જે ફક્ત સામગ્રીની વિદ્યુત વાહકતાને સમાયોજિત કરે છે, પણ સ્થિરતા અને પસંદગીમાં સુધારો કરે છે. કિંમતી ધાતુના તત્વોની ડોપિંગ એ એક સામાન્ય પદ્ધતિ છે, અને એયુ અને એજી જેવા તત્વો ઘણીવાર નેનો ઝિંક ox કસાઈડ પાવડરની ગેસ સેન્સિંગ પ્રભાવને સુધારવા માટે ડોપન્ટ્સ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. નેનો ox કસાઈડ કમ્પોઝિટ ગેસ સેન્સિંગ મટિરિયલ્સમાં મુખ્યત્વે પીડી ડોપડ એસએનઓ 2, પીટી-ડોપડ γ- ફે 2 ઓ 3, અને મલ્ટિ-એલિમેન્ટમાં ઇન 2 ઓ 3 હોલો ગોળા સેન્સિંગ મટિરિયલનો સમાવેશ થાય છે, જે એનએચ 3, એચ 2, એચ 2, એચ 2 ના વૈકલ્પિક તપાસને ધ્યાનમાં રાખીને એડિટિવ્સ અને સંવેદનાત્મક તાપમાનને સમજવા માટે અનુભવી શકાય છે. ડબ્લ્યુઓ 3 ફિલ્મની રચના, ત્યાં તેની સંવેદનશીલતા NO2 ની સુધારણા.

હાલમાં, ગ્રાફિન/નેનો-મેટલ ox કસાઈડ કમ્પોઝિટ ગેસ સેન્સર સામગ્રીમાં હોટસ્પોટ બની ગયા છે. ગ્રાફિન/સ્નો 2 નેનોક omp મ્પોઝિટ્સનો વ્યાપકપણે એમોનિયા તપાસ અને એનઓ 2 સેન્સિંગ મટિરિયલ્સ તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.