Որպես պինդ վիճակում գտնվող գազի հիմնական սենսորներ, նանո մետաղական օքսիդի կիսահաղորդչային գազի տվիչները լայնորեն օգտագործվում են արդյունաբերական արտադրության, շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի, առողջապահության և այլ ոլորտներում՝ իրենց բարձր զգայունության, արտադրության ցածր գնի և ազդանշանի պարզ չափման համար:Ներկայումս նանոմետաղական օքսիդի ցուցիչ նյութերի գազի զգայուն հատկությունների բարելավման վերաբերյալ հետազոտությունները հիմնականում կենտրոնանում են նանոմաշտաբով մետաղական օքսիդների զարգացման վրա, ինչպիսիք են նանոկառուցվածքը և դոպինգի ձևափոխումը:

Նանո մետաղական օքսիդի կիսահաղորդչային զգայուն նյութերը հիմնականում SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2 և այլն են: Սենսորային բաղադրիչները դեռևս ամենաշատ օգտագործվող դիմադրողական գազի սենսորներն են, ոչ դիմադրողական գազերի տվիչները նույնպես ավելի արագ են մշակվում:

Ներկայումս հետազոտության հիմնական ուղղությունը մեծ հատուկ մակերեսով կառուցվածքային նանոնյութերի պատրաստումն է, ինչպիսիք են նանոխողովակները, նանոձողային զանգվածները, նանոծակոտկեն թաղանթները և այլն։ նյութերի գազի նկատմամբ։Մետաղական օքսիդի տարրական դոպինգը կամ նանոկոմպոզիտային համակարգի կառուցումը, ներմուծված դոպանտը կամ կոմպոզիտային բաղադրիչները կարող են կատալիտիկ դեր խաղալ, ինչպես նաև կարող են դառնալ օժանդակ կրիչ՝ նանոկառուցվածքի կառուցման համար՝ դրանով իսկ բարելավելով զգայարանի ընդհանուր գազի ընկալման աշխատանքը։ նյութեր.

1. Օգտագործված գազի ընկալման նյութեր Nano Tin Oxide (SnO2)

Անագի օքսիդ (SnO2) ընդհանուր զգայուն գազազգայուն նյութի տեսակ է։Այն լավ զգայունություն ունի գազերի նկատմամբ, ինչպիսիք են էթանոլը, H2S և CO: Նրա գազի զգայունությունը կախված է մասնիկների չափից և հատուկ մակերեսի մակերեսից:SnO2 նանոփոշու չափի վերահսկումը գազի զգայունության բարելավման բանալին է:

Հիմք ընդունելով մեզոծակոտ և մակրոծակոտկեն նանո անագի օքսիդի փոշիները՝ հետազոտողները պատրաստել են հաստ թաղանթով սենսորներ, որոնք ավելի բարձր կատալիտիկ ակտիվություն ունեն CO օքսիդացման համար, ինչը նշանակում է ավելի բարձր գազի ընկալման ակտիվություն:Բացի այդ, նանոծակոտկեն կառուցվածքը դարձել է գազի ընկալման նյութերի նախագծման թեժ կետ՝ շնորհիվ իր մեծ SSA-ի, հարուստ գազի դիֆուզիայի և զանգվածի փոխանցման ուղիների:

2. Օգտագործված գազի ընկալման նյութեր Նանո երկաթի օքսիդ (Fe2O3)

Երկաթի օքսիդ (Fe2O3)ունի երկու բյուրեղային ձև՝ ալֆա և գամմա, որոնցից երկուսն էլ կարող են օգտագործվել որպես գազ զգալու նյութեր, սակայն դրանց գազի ընկալման հատկությունները մեծ տարբերություններ ունեն:α-Fe2O3-ը պատկանում է կորունդի կառուցվածքին, որի ֆիզիկական հատկությունները կայուն են։Գազի ընկալման մեխանիզմը վերահսկվում է մակերեսի վրա, իսկ զգայունությունը ցածր է:γ-Fe2O3-ը պատկանում է սպինելի կառուցվածքին և մետակայուն է։Գազի ընկալման մեխանիզմը հիմնականում մարմնի դիմադրության վերահսկումն է: Այն ունի լավ զգայունություն, բայց թույլ կայունություն և հեշտ է փոխել α-Fe2O3-ի և նվազեցնել գազի զգայունությունը:

Ընթացիկ հետազոտությունը կենտրոնանում է սինթեզի պայմանների օպտիմալացման վրա՝ Fe2O3 նանոմասնիկների մորֆոլոգիան վերահսկելու համար, և այնուհետև ստուգում է համապատասխան գազազգայուն նյութեր, ինչպիսիք են α-Fe2O3 նանոփնջերը, ծակոտկեն α-Fe2O3 նանոգողիկները, մոնադիսպերս α-Fe2O3 նանոկառուցվածքները, մեսոպորները α-Fe: նանոնյութեր և այլն:

3. Օգտագործված գազի զգայական նյութեր Նանո Ցինկի օքսիդ (ZnO)
Ցինկի օքսիդ (ZnO)տիպիկ մակերեսով կառավարվող գազազգայուն նյութ է։ZnO-ի վրա հիմնված գազի սենսորն ունի բարձր աշխատանքային ջերմաստիճան և թույլ ընտրողականություն, ինչը այն դարձնում է ավելի քիչ լայնորեն օգտագործված, քան SnO2 և Fe2O3 նանոփոշիները:Հետևաբար, ZnO նանոնյութերի նոր կառուցվածքի պատրաստումը, նանո-ZnO-ի դոպինգային մոդիֆիկացիան՝ գործառնական ջերմաստիճանը նվազեցնելու և ընտրողականությունը բարելավելու համար նանո ZnO գազի զգայուն նյութերի հետազոտության կենտրոնն է:

Ներկայումս մեկ բյուրեղյա նանո-ZnO գազի զգայուն տարրի մշակումը սահմանային ուղղություններից մեկն է, ինչպիսին է ZnO միաբյուրեղային նանորոդ գազի սենսորները:

4. Օգտագործված գազի ընկալման նյութեր Նանո ինդիումի օքսիդ (In2O3)
Ինդիումի օքսիդ (In2O3)առաջացող n-տիպի կիսահաղորդչային գազերի զգայական նյութ է։SnO2-ի, ZnO-ի, Fe2O3-ի և այլնի համեմատությամբ այն ունի լայն գոտի, փոքր դիմադրողականություն և բարձր կատալիտիկ ակտիվություն և բարձր զգայունություն CO-ի և NO2-ի նկատմամբ:Նանո In2O3-ով ներկայացված ծակոտկեն նանոնյութերը վերջին հետազոտական ​​թեժ կետերից են:Հետազոտողները սինթեզել են պատվիրված միջծակոտկեն In2O3 նյութերը միջածակային սիլիցիումի կաղապարի կրկնօրինակման միջոցով:Ստացված նյութերը լավ կայունություն ունեն 450-650 °C միջակայքում, ուստի հարմար են ավելի բարձր աշխատանքային ջերմաստիճան ունեցող գազի սենսորների համար։Նրանք զգայուն են մեթանի նկատմամբ և կարող են օգտագործվել կոնցենտրացիայի հետ կապված պայթյունների մոնիտորինգի համար:

5. Նանո վոլֆրամի օքսիդ (WO3) օգտագործվող գազի ընկալման նյութեր
WO3 նանոմասնիկներԱնցումային մետաղի միացությունների կիսահաղորդչային նյութ է, որը լայնորեն ուսումնասիրվել և կիրառվել է իր լավ գազային հատկության համար:Nano WO3-ն ունի կայուն կառուցվածքներ, ինչպիսիք են տրիկլինիկ, մոնոկլինիկ և օրթորոմբիկ:Հետազոտողները պատրաստել են WO3 նանոմասնիկները նանո ձուլման մեթոդով՝ օգտագործելով միջածակային SiO2 որպես ձևանմուշ:Պարզվել է, որ 5 նմ միջին չափսով մոնոկլինիկ WO3 նանոմասնիկները ունեն գազի ընկալման ավելի լավ կատարողականություն, իսկ WO3 նանոմասնիկների էլեկտրաֆորետիկ նստեցման արդյունքում ստացված սենսորային զույգերը NO2-ի ցածր կոնցենտրացիաները ունեն բարձր արձագանք:

Վեցանկյուն ֆազային WO3 նանոկլաստերի միատարր բաշխումը սինթեզվել է իոնափոխանակ-հիդրոջերմային մեթոդով:Գազի զգայունության փորձարկման արդյունքները ցույց են տալիս, որ WO3 նանոկլաստերացված գազի սենսորն ունի ցածր աշխատանքային ջերմաստիճան, բարձր զգայունություն ացետոնի և տրիմեթիլամինի նկատմամբ և իդեալական պատասխան վերականգնման ժամանակ՝ բացահայտելով նյութի կիրառման լավ հեռանկարը:

6. Օգտագործված գազի ընկալման նյութեր Նանո Տիտանի երկօքսիդ (TiO2)
Տիտանի երկօքսիդ (TiO2)Գազի զգայուն նյութերն ունեն լավ ջերմային կայունության և պատրաստման պարզ գործընթացի առավելությունները և աստիճանաբար դարձել են հետազոտողների համար ևս մեկ տաք նյութ:Ներկայումս նանո-TiO2 գազի ցուցիչի վերաբերյալ հետազոտությունը կենտրոնանում է TiO2 զգայուն նյութերի նանոկառուցվածքի և ֆունկցիոնալացման վրա՝ օգտագործելով զարգացող նանոտեխնոլոգիա:Օրինակ, հետազոտողները ստեղծել են միկրո նանո մասշտաբի խոռոչ TiO2 մանրաթելեր կոաքսիալ էլեկտրամանող տեխնոլոգիայի միջոցով:Օգտագործելով նախախառնված լճացած բոցի տեխնոլոգիան՝ խաչաձև էլեկտրոդը բազմիցս տեղադրվում է նախախառնված լճացած բոցի մեջ՝ որպես պրեկուրսոր տիտանի տետրաիզոպրոպօքսիդով, այնուհետև ուղղակիորեն աճում է ծակոտկեն թաղանթ ձևավորելու համար TiO2 նանոմասնիկներով, որը զգայուն է CO-ին արձագանքելու համար: Միաժամանակ աճում է պատվիրված TiO2-ը: նանոխողովակների զանգված անոդացման միջոցով և այն կիրառում է SO2-ի հայտնաբերման համար:

7. Նանոօքսիդի կոմպոզիտներ գազի զգայական նյութի համար
Նանո մետաղական օքսիդների փոշի զգայուն նյութերի գազի զգայուն հատկությունները կարող են բարելավվել դոպինգի միջոցով, որը ոչ միայն կարգավորում է նյութի էլեկտրական հաղորդունակությունը, այլև բարելավում է կայունությունն ու ընտրողականությունը:Թանկարժեք մետաղների տարրերի դոպինգը տարածված մեթոդ է, և այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են Au-ն և Ag-ը, հաճախ օգտագործվում են որպես դոպանտներ՝ նանո ցինկի օքսիդի փոշու գազի զգայունությունը բարելավելու համար:Նանոօքսիդ կոմպոզիտային գազային զգայական նյութերը հիմնականում ներառում են Pd դոպավորված SnO2, Pt-դոպված γ-Fe2O3 և բազմատարր ավելացված In2O3 սնամեջ գնդերի զգայուն նյութ, որը կարող է իրականացվել վերահսկելով հավելումները և զգալով ջերմաստիճանը՝ իրականացնելու NH3, H2S և CO-ի ընտրովի հայտնաբերումը: Բացի այդ, WO3 նանո թաղանթը փոփոխվում է V2O5 շերտով, որպեսզի բարելավվի WO3 թաղանթի ծակոտկեն մակերեսային կառուցվածքը՝ դրանով իսկ բարելավելով դրա զգայունությունը NO2-ի նկատմամբ:

Ներկայումս գրաֆեն/նանո-մետաղ օքսիդ կոմպոզիտները դարձել են գազի սենսորային նյութերի թեժ կետ:Գրաֆեն/SnO2 նանոկոմպոզիտները լայնորեն օգտագործվում են որպես ամոնիակի հայտնաբերման և NO2-ի զգայուն նյութեր: