Fő szilárdtest-gázérzékelőkként a nano fém-oxid félvezető gázérzékelőket széles körben használják az ipari termelésben, a környezetfelügyeletben, az egészségügyben és más területeken nagy érzékenységük, alacsony gyártási költségük és egyszerű jelmérésük miatt.Jelenleg a nano-fémoxid-érzékelő anyagok gázérzékelő tulajdonságainak javításával kapcsolatos kutatások főként a nanoméretű fémoxidok fejlesztésére összpontosítanak, mint például a nanoszerkezet és az adalékolás módosítása.

A nanofém-oxid félvezető érzékelő anyagok főként SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2 stb. Az érzékelő alkatrészei még mindig a legszélesebb körben használt rezisztív gázérzékelők, a nem rezisztív gázérzékelőket is egyre gyorsabban fejlesztik.

Jelenleg a fő kutatási irány a nagy fajlagos felületű strukturált nanoanyagok, például nanocsövek, nanorúd tömbök, nanopórusos membránok stb. előállítása a gáz adszorpciós kapacitásának és a gáz diffúziós sebességének növelésére, ezáltal az érzékenység és a válaszadás sebességének javítására. az anyagok gázzására.A fém-oxid elemi adalékolása, vagy a nanokompozit rendszer felépítése, a bevitt adalékanyag vagy kompozit komponensek katalitikus szerepet tölthetnek be, valamint segédhordozókká válhatnak a nanostruktúra felépítéséhez, ezáltal javítva az érzékelő általános gázérzékelési teljesítményét. anyagokat.

1. Használt gázérzékelő anyagok Nano-ón-oxid (SnO2)

Ón-oxid (SnO2) egyfajta általánosan érzékeny gázérzékeny anyag.Jó érzékenységgel rendelkezik olyan gázokra, mint az etanol, H2S és CO. Gázérzékenysége a részecskemérettől és a fajlagos felülettől függ.Az SnO2 nanopor méretének szabályozása a kulcs a gázérzékenység javításához.

A kutatók mezopórusos és makropórusos nano-ón-oxid porok alapján olyan vastagrétegű érzékelőket készítettek, amelyek nagyobb katalitikus aktivitással rendelkeznek a CO oxidációra, ami nagyobb gázérzékelő aktivitást jelent.Ráadásul a nanopórusos szerkezet a gázérzékelő anyagok tervezésének forró pontjává vált a nagy SSA, a gazdag gázdiffúziós és tömegtranszfer csatornák miatt.

2. Használt gázérzékelő anyagok nanovas-oxid (Fe2O3)

vas-oxid (Fe2O3)két kristályformája van: az alfa és a gamma, mindkettő használható gázérzékelő anyagként, de a gázérzékelő tulajdonságaik között nagy különbségek vannak.Az α-Fe2O3 a korund szerkezetéhez tartozik, amelynek fizikai tulajdonságai stabilak.Gázérzékelő mechanizmusa felületvezérelt, érzékenysége alacsony.A γ-Fe2O3 a spinell szerkezethez tartozik és metastabil.Gázérzékelő mechanizmusa elsősorban a test ellenállásának szabályozása. Jó az érzékenysége, de gyenge a stabilitása, könnyen átállítható α-Fe2O3-ra és csökkenthető a gázérzékenység.

A jelenlegi kutatás a szintézis körülményeinek optimalizálására összpontosít a Fe2O3 nanorészecskék morfológiájának szabályozására, majd a megfelelő gázérzékeny anyagok szűrésére, mint például α-Fe2O3 nanonyalábok, porózus α-Fe2O3 nanorudak, monodiszperz α-Fe2O3 nanoszerkezetek, mezopórusok2α-Fe2O3 nanoanyagok stb.

3. Használt gázérzékelő anyagok nano-cink-oxid (ZnO)
Cink-oxid (ZnO)tipikus felületvezérelt gázérzékeny anyag.A ZnO alapú gázérzékelő magas üzemi hőmérséklettel és gyenge szelektivitással rendelkezik, így sokkal kevésbé használják, mint az SnO2 és Fe2O3 nanoporokat.Ezért a nano-ZnO-gázérzékelő anyagokkal kapcsolatos kutatások középpontjában a ZnO nanoanyagok új szerkezetének elkészítése, a nano-ZnO adalékolási módosítása áll az üzemi hőmérséklet csökkentése és a szelektivitás javítása érdekében.

Jelenleg az egykristály nano-ZnO gázérzékelő elem fejlesztése az egyik határirány, mint például a ZnO egykristály nanorúd gázérzékelők.

4. Használt gázérzékelő anyagok Nano-indium-oxid (In2O3)
Indium-oxid (In2O3)egy feltörekvő n-típusú félvezető gázérzékelő anyag.Az SnO2-vel, ZnO-val, Fe2O3-mal stb. összehasonlítva széles sávszélességgel, kis ellenállással és nagy katalitikus aktivitással, valamint nagy érzékenységgel rendelkezik a CO és NO2 iránt.A nano In2O3 által képviselt porózus nanoanyagok a legújabb kutatási hotspotok egyike.A kutatók rendezett mezopórusos In2O3 anyagokat szintetizáltak mezopórusos szilícium-dioxid templát replikáció segítségével.A kapott anyagok 450-650 °C tartományban jó stabilitásúak, így alkalmasak magasabb üzemi hőmérsékletű gázérzékelőkhöz.Érzékenyek a metánra, és felhasználhatók koncentrációfüggő robbanásfigyelésre.

5. Használt gázérzékelő anyagok Nano Tungsten Oxide (WO3)
WO3 nanorészecskékegy átmenetifém-vegyületből álló félvezető anyag, amelyet széles körben tanulmányoztak és alkalmaztak jó gázérzékelő tulajdonsága miatt.A Nano WO3 stabil szerkezetekkel rendelkezik, például triklinikus, monoklinikus és ortorombikus.A kutatók WO3 nanorészecskéket állítottak elő nano-öntési módszerrel, templátként mezopórusos SiO2 felhasználásával.Megállapítást nyert, hogy az átlagosan 5 nm-es monoklin WO3 nanorészecskék jobb gázérzékelési teljesítményt mutatnak, és a WO3 nanorészecskék elektroforetikus leválasztásával kapott szenzorpárok Az alacsony NO2 koncentrációk válasza magas.

A hexagonális fázisú WO3 nanoklaszterek homogén eloszlását ioncserélő-hidrotermikus módszerrel szintetizáltam.A gázérzékenységi teszt eredményei azt mutatják, hogy a WO3 nanoklaszteres gázérzékelő alacsony üzemi hőmérséklettel, nagy érzékenységgel rendelkezik az acetonra és a trimetil-aminra, és ideális reakcióidővel rendelkezik, ami az anyag jó alkalmazási lehetőségeit mutatja.

6. Használt gázérzékelő anyagok Nano-titán-dioxid (TiO2)
Titán-dioxid (TiO2)A gázérzékelő anyagok előnye a jó hőstabilitás és az egyszerű előkészítési folyamat, és fokozatosan újabb forró anyagokká váltak a kutatók számára.Jelenleg a nano-TiO2 gázérzékelővel kapcsolatos kutatások a TiO2 érzékelő anyagok nanoszerkezetére és funkcionalizálására fókuszálnak a feltörekvő nanotechnológia felhasználásával.A kutatók például mikro-nano méretű üreges TiO2 szálakat készítettek koaxiális elektrofonó technológiával.Az előkevert állóláng technológiát alkalmazva a keresztelektródát ismételten előkevert állólángba helyezik titán-tetraizopropoxid prekurzorral, majd közvetlenül növesztve porózus membránt képeznek TiO2 nanorészecskékkel, ami érzékeny a CO-ra. Ezzel párhuzamosan nő a rendezett TiO2. nanocső tömb eloxálással, és alkalmazza az SO2 kimutatására.

7. Nanooxid kompozitok gázérzékelő anyagokhoz
A nano fémoxid-porokat érzékelő anyagok gázérzékelő tulajdonságait doppingolással lehet javítani, amely nemcsak az anyag elektromos vezetőképességét állítja be, hanem javítja a stabilitást és a szelektivitást is.A nemesfém elemek adalékolása elterjedt módszer, és az olyan elemeket, mint az Au és az Ag, gyakran használják adalékanyagként a nano-cink-oxid por gázérzékelési teljesítményének javítására.A nanooxid kompozit gázérzékelő anyagok főként Pd-dal adalékolt SnO2-t, Pt-dal adalékolt γ-Fe2O3-at és többelemes hozzáadott In2O3 üreges gömbérzékelő anyagot tartalmaznak, amely adalékok szabályozásával és hőmérséklet-érzékelővel valósítható meg az NH3, H2S és CO elektív detektálása érdekében. Ezenkívül a WO3 nanofilmet V2O5 réteggel módosították, hogy javítsák a WO3 film porózus felületi szerkezetét, ezáltal javítva a NO2-ra való érzékenységét.

Jelenleg a grafén/nano-fém-oxid kompozitok a gázérzékelő anyagok hotspotjává váltak.A grafén/SnO2 nanokompozitokat széles körben használják ammónia-detektáló és NO2-érzékelő anyagokként.