मुख्य ठोस-राज्य गैस सेंसर के रूप में, नैनो मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर गैस सेंसर का व्यापक रूप से औद्योगिक उत्पादन, पर्यावरण निगरानी, ​​​​स्वास्थ्य देखभाल और अन्य क्षेत्रों में उनकी उच्च संवेदनशीलता, कम निर्माण लागत और सरल संकेत माप के लिए उपयोग किया जाता है।वर्तमान में, नैनो मेटल ऑक्साइड सेंसिंग सामग्री के गैस सेंसिंग गुणों में सुधार पर शोध मुख्य रूप से नैनोस्केल मेटल ऑक्साइड के विकास पर ध्यान केंद्रित करता है, जैसे कि नैनोस्ट्रक्चर और डोपिंग संशोधन।

नैनो मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर सेंसिंग सामग्री मुख्य रूप से SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, आदि हैं। सेंसर घटक अभी भी सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधक गैस सेंसर हैं, गैर-प्रतिरोधक गैस सेंसर भी अधिक तेज़ी से विकसित किए जा रहे हैं।

वर्तमान में, मुख्य अनुसंधान दिशा गैस सोखने की क्षमता और गैस प्रसार दर को बढ़ाने के लिए बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र, जैसे नैनोट्यूब, नैनोरोड सरणियों, नैनोपोरस झिल्ली आदि के साथ संरचित नैनो सामग्री तैयार करना है, और इस प्रकार संवेदनशीलता और प्रतिक्रिया की गति में सुधार करना है। सामग्री की गैस के लिए।धातु ऑक्साइड का मौलिक डोपिंग, या नैनोकंपोजिट सिस्टम का निर्माण, पेश किए गए डोपेंट या समग्र घटक उत्प्रेरक भूमिका निभा सकते हैं, और नैनोस्ट्रक्चर के निर्माण के लिए सहायक वाहक भी बन सकते हैं, जिससे संवेदन के समग्र गैस संवेदन प्रदर्शन में सुधार होता है। सामग्री।

1. नैनो टिन ऑक्साइड (SnO2) में प्रयुक्त गैस सेंसिंग सामग्री

टिन ऑक्साइड (SnO2) एक प्रकार की सामान्य संवेदनशील गैस संवेदनशील सामग्री है।इसमें इथेनॉल, H2S और CO जैसी गैसों के प्रति अच्छी संवेदनशीलता है। इसकी गैस संवेदनशीलता कण आकार और विशिष्ट सतह क्षेत्र पर निर्भर करती है।SnO2 नैनोपाउडर के आकार को नियंत्रित करना गैस संवेदनशीलता में सुधार की कुंजी है।

मेसोपोरस और मैक्रोपोरस नैनो टिन ऑक्साइड पाउडर के आधार पर, शोधकर्ताओं ने मोटी-फिल्म सेंसर तैयार किए जिनमें सीओ ऑक्सीकरण के लिए उच्च उत्प्रेरक गतिविधि होती है, जिसका अर्थ है उच्च गैस संवेदन गतिविधि।इसके अलावा, अपने बड़े एसएसए, समृद्ध गैस प्रसार और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण चैनलों के कारण गैस संवेदी सामग्री के डिजाइन में नैनोपोरस संरचना एक गर्म स्थान बन गई है।

2. गैस संवेदन सामग्री नैनो आयरन ऑक्साइड (Fe2O3) का इस्तेमाल किया

आयरन ऑक्साइड (Fe2O3)इसके दो क्रिस्टल रूप हैं: अल्फा और गामा, दोनों का उपयोग गैस सेंसिंग सामग्री के रूप में किया जा सकता है, लेकिन उनके गैस सेंसिंग गुणों में बड़े अंतर हैं।α-Fe2O3 कोरंडम संरचना से संबंधित है, जिसका भौतिक गुण स्थिर है।इसका गैस संवेदी तंत्र सतह नियंत्रित है, और इसकी संवेदनशीलता कम है।γ-Fe2O3 स्पिनल संरचना से संबंधित है और मेटास्टेबल है।इसका गैस सेंसिंग मैकेनिज्म मुख्य रूप से बॉडी रेजिस्टेंस कंट्रोल है। इसमें अच्छी संवेदनशीलता लेकिन खराब स्थिरता है, और α-Fe2O3 में बदलना और गैस संवेदनशीलता को कम करना आसान है।

वर्तमान शोध Fe2O3 नैनोकणों की आकृति विज्ञान को नियंत्रित करने के लिए संश्लेषण की स्थिति को अनुकूलित करने पर केंद्रित है, और फिर उपयुक्त गैस-संवेदनशील सामग्रियों के लिए स्क्रीनिंग, जैसे α-Fe2O3 नैनोबीम्स, झरझरा α-Fe2O3 नैनोरोड्स, मोनोडिस्पर्स α-Fe2O3 नैनोस्ट्रक्चर, मेसोपोरस α-Fe2O3 नैनो सामग्री, आदि

3. नैनो जिंक ऑक्साइड (जेएनओ) का इस्तेमाल गैस सेंसिंग सामग्री
जिंक ऑक्साइड (ZnO)एक विशिष्ट सतह-नियंत्रित गैस-संवेदनशील सामग्री है।ZnO-आधारित गैस संवेदक का उच्च परिचालन तापमान और खराब चयनात्मकता है, जिससे यह SnO2 और Fe2O3 नैनोपाउडर की तुलना में बहुत कम व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।इसलिए, ऑपरेटिंग तापमान को कम करने और चयनात्मकता में सुधार करने के लिए ZnO नैनोमटेरियल्स की नई संरचना की तैयारी, नैनो-ZnO के डोपिंग संशोधन नैनो ZnO गैस सेंसिंग सामग्री पर शोध का फोकस है।

वर्तमान में, सिंगल क्रिस्टल नैनो-जेएनओ गैस सेंसिंग तत्व का विकास अग्रणी दिशाओं में से एक है, जैसे कि जेडएनओ सिंगल क्रिस्टल नैनोरोड गैस सेंसर।

4. नैनो इंडियम ऑक्साइड (In2O3) में प्रयुक्त गैस सेंसिंग सामग्री
इंडियम ऑक्साइड (In2O3)एक उभरती हुई एन-टाइप सेमीकंडक्टर गैस सेंसिंग सामग्री है।SnO2, ZnO, Fe2O3, आदि की तुलना में, इसमें विस्तृत बैंड गैप, छोटी प्रतिरोधकता और उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और CO और NO2 के प्रति उच्च संवेदनशीलता है।झरझरा नैनो सामग्री नैनो In2O3 द्वारा प्रस्तुत हाल के अनुसंधान आकर्षण के केंद्र में से एक हैं।शोधकर्ताओं ने मेसोपोरस सिलिका टेम्पलेट प्रतिकृति के माध्यम से मेसोपोरस इन2ओ3 सामग्रियों को संश्लेषित किया।प्राप्त सामग्री में 450-650 डिग्री सेल्सियस की सीमा में अच्छी स्थिरता है, इसलिए वे उच्च ऑपरेटिंग तापमान वाले गैस सेंसर के लिए उपयुक्त हैं।वे मीथेन के प्रति संवेदनशील हैं और एकाग्रता से संबंधित विस्फोट निगरानी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

5. नैनो टंगस्टन ऑक्साइड (WO3) में प्रयुक्त गैस सेंसिंग सामग्री
WO3 नैनोपार्टिकल्सएक ट्रांज़िशन मेटल कंपाउंड सेमीकंडक्टर सामग्री है जिसका व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है और इसकी अच्छी गैस सेंसिंग संपत्ति के लिए लागू किया गया है।नैनो WO3 में ट्राइक्लिनिक, मोनोक्लिनिक और ऑर्थोरोम्बिक जैसी स्थिर संरचनाएं हैं।शोधकर्ताओं ने मेसोपोरस SiO2 को टेम्पलेट के रूप में उपयोग करके नैनो-कास्टिंग विधि द्वारा WO3 नैनोकण तैयार किए।यह पाया गया कि 5 एनएम के औसत आकार वाले मोनोक्लिनिक WO3 नैनोकणों में बेहतर गैस संवेदन प्रदर्शन होता है, और WO3 नैनोकणों के इलेक्ट्रोफोरेटिक जमाव द्वारा प्राप्त सेंसर जोड़े NO2 की कम सांद्रता में उच्च प्रतिक्रिया होती है।

हेक्सागोनल चरण WO3 नैनोक्लस्टर्स के सजातीय वितरण को आयन एक्सचेंज-हाइड्रोथर्मल विधि द्वारा संश्लेषित किया गया था।गैस संवेदनशीलता परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि WO3 नैनोक्लस्टर्ड गैस सेंसर में कम ऑपरेटिंग तापमान, एसीटोन और ट्राइमिथाइलमाइन के प्रति उच्च संवेदनशीलता और आदर्श प्रतिक्रिया पुनर्प्राप्ति समय है, जो सामग्री की एक अच्छी अनुप्रयोग संभावना का खुलासा करता है।

6. गैस सेंसिंग सामग्री नैनो टाइटेनियम डाइऑक्साइड (टीओओ 2) का इस्तेमाल करती है
टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2)गैस सेंसिंग सामग्री में अच्छी तापीय स्थिरता और सरल तैयारी प्रक्रिया के फायदे हैं, और धीरे-धीरे शोधकर्ताओं के लिए एक और गर्म सामग्री बन गई है।वर्तमान में, नैनो-टीओओ2 गैस सेंसर पर अनुसंधान उभरती नैनोटेक्नोलॉजी का उपयोग करके टीओओ2 संवेदन सामग्री के नैनोसंरचना और कार्यात्मकता पर केंद्रित है।उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने समाक्षीय इलेक्ट्रोसपिनिंग तकनीक द्वारा माइक्रो-नैनो-स्केल खोखले TiO2 फाइबर बनाए हैं।प्रीमिक्स्ड स्टैग्नेंट फ्लेम तकनीक का उपयोग करते हुए, क्रॉस इलेक्ट्रोड को टाइटेनियम टेट्राइसोप्रोपॉक्साइड के साथ प्रीमिक्स्ड स्टैग्नेंट फ्लेम में बार-बार अग्रगामी के रूप में रखा जाता है, और फिर TiO2 नैनोकणों के साथ झरझरा झिल्ली बनाने के लिए सीधे उगाया जाता है, जो CO के प्रति संवेदनशील प्रतिक्रिया है। इसके साथ ही आदेशित TiO2 बढ़ता है एनोडाइजेशन द्वारा नैनोट्यूब सरणी और इसे SO2 का पता लगाने के लिए लागू करता है।

7. गैस सेंसिंग सामग्री के लिए नैनो ऑक्साइड कंपोजिट
डोपिंग द्वारा नैनो मेटल ऑक्साइड पाउडर सेंसिंग सामग्री के गैस सेंसिंग गुणों में सुधार किया जा सकता है, जो न केवल सामग्री की विद्युत चालकता को समायोजित करता है, बल्कि स्थिरता और चयनात्मकता में भी सुधार करता है।कीमती धातु तत्वों का डोपिंग एक सामान्य तरीका है, और नैनो जिंक ऑक्साइड पाउडर के गैस सेंसिंग प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एयू और एजी जैसे तत्वों को अक्सर डोपेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।नैनो ऑक्साइड कम्पोजिट गैस सेंसिंग सामग्री में मुख्य रूप से Pd डोप्ड SnO2, Pt-doped γ-Fe2O3, और मल्टी-एलिमेंट जोड़ा गया In2O3 खोखला गोला संवेदन सामग्री शामिल है, जिसे NH3, H2S और CO की वैकल्पिक पहचान का एहसास करने के लिए एडिटिव्स और सेंसिंग तापमान को नियंत्रित करके महसूस किया जा सकता है। इसके अलावा, WO3 नैनो फिल्म को WO3 फिल्म की झरझरा सतह संरचना में सुधार के लिए V2O5 की एक परत के साथ संशोधित किया गया है, जिससे NO2 के प्रति इसकी संवेदनशीलता में सुधार हुआ है।

वर्तमान में, गैफेन/नैनो-मेटल ऑक्साइड कंपोजिट गैस सेंसर सामग्री में हॉटस्पॉट बन गए हैं।ग्राफीन/SnO2 नैनोकम्पोजिट का व्यापक रूप से अमोनिया का पता लगाने और NO2 संवेदन सामग्री के रूप में उपयोग किया गया है।