मुख्य ठोस-राज्य गैस सेंसर के रूप में, नैनो मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर गैस सेंसर व्यापक रूप से औद्योगिक उत्पादन, पर्यावरण निगरानी, ​​स्वास्थ्य देखभाल और अन्य क्षेत्रों में उनकी उच्च संवेदनशीलता, कम विनिर्माण लागत और सरल संकेत माप के लिए उपयोग किए जाते हैं। वर्तमान में, नैनो मेटल ऑक्साइड सेंसिंग सामग्री के गैस सेंसिंग गुणों के सुधार पर शोध मुख्य रूप से नैनोस्केल धातु 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 इस्तेमाल किए जाने वाले प्रतिरोधक गैस सेंसर हैं, गैर-प्रतिरोधी गैस सेंसर भी अधिक तेज़ी से विकसित किए जा रहे हैं।

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

1। गैस संवेदी सामग्री नैनो टिन ऑक्साइड (SNO2) का उपयोग किया

टिन ऑक्साइड) एक प्रकार का सामान्य संवेदनशील गैस संवेदनशील सामग्री है। इसमें इथेनॉल, एच 2 एस और सीओ जैसी गैसों के लिए 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 करने 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, नैनोपोरस संरचना अपने बड़े एसएसए, समृद्ध गैस प्रसार और द्रव्यमान हस्तांतरण चैनलों के कारण गैस संवेदन सामग्री के डिजाइन में एक गर्म स्थान बन गई है।

2। गैस संवेदी सामग्री नैनो आयरन ऑक्साइड (FE2O3) का उपयोग किया

आयरन ऑक्साइड (FE2O3)दो क्रिस्टल रूप हैं: अल्फा और गामा, दोनों का उपयोग गैस संवेदन सामग्री के रूप में किया जा सकता है, लेकिन उनमें से गैस संवेदन गुणों में बड़े अंतर हैं। α-Fe2O3 कोरंडम संरचना से संबंधित है, जिनके भौतिक गुण स्थिर हैं। इसकी गैस संवेदन तंत्र सतह को नियंत्रित किया जाता है, और इसकी संवेदनशीलता कम है। γ-FE2O3 स्पिनल संरचना से संबंधित है और मेटास्टेबल है। इसकी गैस संवेदन तंत्र मुख्य रूप से शरीर प्रतिरोध नियंत्रण है। इसमें अच्छी संवेदनशीलता है लेकिन खराब स्थिरता है, और α-Fe2O3 में बदलना और गैस संवेदनशीलता को कम करना आसान है।

वर्तमान शोध Fe2O3 नैनोपार्टिकल्स के आकारिकी को नियंत्रित करने के लिए संश्लेषण की स्थिति को अनुकूलित करने पर केंद्रित है, और फिर उपयुक्त गैस-संवेदनशील सामग्री के लिए स्क्रीनिंग, जैसे कि α-Fe2O3 नैनोबैम, झरझरा α-Fe2O3 नैनोरोड्स, मोनोडिस्पर्स α-Fe2O3 नैनोसेपोर्स, mesoporesures, mesoporesces, mesoporesces, mesoporesces, mesoporese, mesoporese, mesoporese, mesoporese, mesoporese, mesoporesces, mesoporesces, mesoporesces α

3। गैस संवेदी सामग्री नैनो जस्ता ऑक्साइड (ZnO) का उपयोग किया
जस्ता ऑक्साइड (जेडएनओ)एक विशिष्ट सतह-नियंत्रित गैस-संवेदनशील सामग्री है। ZnO- आधारित गैस सेंसर में एक उच्च ऑपरेटिंग तापमान और खराब चयनात्मकता है, जो SNO2 और Fe2O3 नैनोपोवाइडर्स की तुलना में कहीं कम व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसलिए, ZnO नैनोमैटेरियल्स की नई संरचना की तैयारी, ऑपरेटिंग तापमान को कम करने और चयनात्मकता में सुधार करने के लिए नैनो-ZnO के डोपिंग संशोधन नैनो ZnO गैस संवेदन सामग्री पर अनुसंधान का ध्यान केंद्रित है।

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

4। गैस संवेदी सामग्री का इस्तेमाल नैनो इंडियम ऑक्साइड (IN2O3)
इंदरी ऑक्साइड (IN2O3)एक उभरती हुई एन-प्रकार सेमीकंडक्टर गैस सेंसिंग सामग्री है। SNO2, ZnO, Fe2O3, आदि की तुलना में, इसमें व्यापक बैंड गैप, छोटे प्रतिरोधकता और उच्च उत्प्रेरक गतिविधि और CO और NO2 के लिए उच्च संवेदनशीलता है। नैनो IN2O3 द्वारा प्रतिनिधित्व किए गए झरझरा नैनोमैटेरियल्स हाल के शोध हॉटस्पॉट में से एक हैं। शोधकर्ताओं ने संश्लेषित किया कि मेसोपोरस सिलिका टेम्पलेट प्रतिकृति के माध्यम से मेसोपोरस IN2O3 सामग्री का आदेश दिया। प्राप्त सामग्री में 450-650 डिग्री सेल्सियस की सीमा में अच्छी स्थिरता होती है, इसलिए वे उच्च परिचालन तापमान वाले गैस सेंसर के लिए उपयुक्त हैं। वे मीथेन के प्रति संवेदनशील हैं और इसका उपयोग एकाग्रता से संबंधित विस्फोट की निगरानी के लिए किया जा सकता है।

5। गैस संवेदी सामग्री का इस्तेमाल नैनो टंगस्टन ऑक्साइड (WO3)
WO3 नैनोपार्टिकल्सएक संक्रमण धातु यौगिक अर्धचालक सामग्री है जिसे व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है और इसकी अच्छी गैस संवेदन संपत्ति के लिए लागू किया गया है। नैनो WO3 में स्थिर संरचनाएं हैं जैसे कि ट्राइक्लिनिक, मोनोक्लिनिक और ऑर्थोरोम्बिक। शोधकर्ताओं ने टेम्पलेट के रूप में मेसोपोरस एसआईओ 2 का उपयोग करके नैनो-कास्टिंग विधि द्वारा WO3 नैनोकणों को तैयार किया। यह पाया गया कि 5 एनएम के औसत आकार के साथ मोनोक्लिनिक WO3 नैनोकणों में बेहतर गैस संवेदन प्रदर्शन होता है, और WO3 नैनोपार्टिकल्स के इलेक्ट्रोफोरेटिक बयान द्वारा प्राप्त सेंसर जोड़े NO2 के कम सांद्रता में एक 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 परिणामों से पता चलता है कि WO3 नैनोक्लस्टरेड गैस सेंसर में कम ऑपरेटिंग तापमान, एसीटोन और ट्राइमेथिलामाइन के प्रति उच्च संवेदनशीलता और आदर्श प्रतिक्रिया वसूली समय होता है, जिससे सामग्री के एक अच्छे आवेदन संभावना का पता चलता है।

6। गैस सेंसिंग सामग्री ने नैनो टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2) का इस्तेमाल किया
टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO2)गैस सेंसिंग सामग्री में अच्छी थर्मल स्थिरता और सरल तैयारी प्रक्रिया के फायदे हैं, और धीरे -धीरे शोधकर्ताओं के लिए एक और गर्म सामग्री बन गई है। वर्तमान में, नैनो-टीआईओ 2 गैस सेंसर पर शोध उभरती हुई नैनो टेक्नोलॉजी का उपयोग करके टीआईओ 2 सेंसिंग सामग्री के नैनोस्ट्रक्चर और कार्यात्मककरण पर केंद्रित है। उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने समाक्षीय इलेक्ट्रोसपिनिंग तकनीक द्वारा माइक्रो-नैनो-स्केल खोखले TiO2 फाइबर बनाए हैं। प्रीमिक्स स्टैनानेंट फ्लेम तकनीक का उपयोग करते हुए, क्रॉस इलेक्ट्रोड को बार -बार टाइटेनियम टेट्रिसोप्रोपॉक्साइड के साथ एक प्रीमिक्स स्टैडेंट फ्लेम में रखा जाता है, और फिर सीधे टीआईओ 2 नैनोपार्टिकल्स के साथ झरझरा झिल्ली बनाने के लिए उगाया जाता है, जो कि सीओ के लिए संवेदनशील प्रतिक्रिया है।

7। गैस सेंसिंग सामग्री के लिए नैनो ऑक्साइड कंपोजिट
नैनो मेटल ऑक्साइड पाउडर सेंसिंग सामग्री के गैस सेंसिंग गुणों को डोपिंग द्वारा 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 की डोपिंग एक सामान्य विधि है, और एयू और एजी जैसे तत्वों को अक्सर नैनो जस्ता ऑक्साइड पाउडर के गैस सेंसिंग प्रदर्शन में सुधार करने के लिए डोपेंट के रूप में उपयोग किया जाता है। नैनो ऑक्साइड कम्पोजिट गैस सेंसिंग सामग्री में मुख्य रूप से पीडी डोपेड एसएनओ 2, पीटी-डॉप्ड γ-FE2O3, और मल्टी-एलिमेंट जोड़ा गया In2O3 खोखला गोला सेंसिंग सामग्री शामिल है, जो कि एनएच 3, एच 2 एस और सीओ के लिए एडिटिव्स और सेंसिंग तापमान को नियंत्रित करने के लिए एहसास किया जा सकता है। WO3 फिल्म, जिससे NO2 के लिए इसकी संवेदनशीलता में सुधार हुआ है।

वर्तमान में, ग्राफीन/नैनो-मेटल ऑक्साइड कंपोजिट गैस सेंसर सामग्री में एक हॉटस्पॉट बन गया है। ग्राफीन/SNO2 नैनोकंपोजिट्स को व्यापक रूप से अमोनिया का पता लगाने और NO2 सेंसिंग सामग्री के रूप में उपयोग किया गया है।