Sebagai sensor gas solid-state utama, sensor gas semikonduktor oksida logam nano banyak digunakan dalam produksi industri, pemantauan lingkungan, perawatan kesehatan dan bidang lainnya untuk sensitivitas tinggi, biaya manufaktur rendah dan pengukuran sinyal sederhana. Saat ini, penelitian tentang peningkatan sifat penginderaan gas dari bahan penginderaan logam nano oksida terutama fokus pada pengembangan oksida logam skala nano, seperti struktur nano dan modifikasi doping.

Bahan penginderaan semikonduktor logam nano oksida terutama adalah SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, dll. Komponen sensor masih merupakan sensor gas resistif yang paling banyak digunakan, sensor gas non-resistif juga sedang dikembangkan lebih cepat.

Saat ini, arah penelitian utama adalah untuk menyiapkan nanomaterial terstruktur dengan luas permukaan spesifik yang besar, seperti nanotube, susunan nanorod, membran nanopori, dll. Untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi gas dan laju difusi gas, dan dengan demikian meningkatkan sensitivitas dan kecepatan respons terhadap gas bahan. Doping unsur oksida logam, atau konstruksi sistem nanokomposit, dopan yang diperkenalkan atau komponen komposit dapat memainkan peran katalitik, dan juga dapat menjadi pembawa tambahan untuk membangun struktur nano, sehingga meningkatkan kinerja penginderaan gas secara keseluruhan dari bahan penginderaan.

1. Bahan penginderaan gas menggunakan nano timah oksida (SNO2)

Tin oksida (SNO2) adalah semacam bahan sensitif gas sensitif umum. Ini memiliki sensitivitas yang baik terhadap gas seperti etanol, H2S dan CO. Sensitivitas gasnya tergantung pada ukuran partikel dan luas permukaan spesifik. Mengontrol ukuran nanopowder SNO2 adalah kunci untuk meningkatkan sensitivitas gas.

Berdasarkan bubuk nano timah oksida yang mesopori dan makropori, para peneliti menyiapkan sensor film-tebal yang memiliki aktivitas katalitik yang lebih tinggi untuk oksidasi CO, yang berarti aktivitas penginderaan gas yang lebih tinggi. Selain itu, struktur nanopori telah menjadi titik panas dalam desain bahan penginderaan gas karena SSA besar, difusi gas yang kaya dan saluran transfer massa.

2. Bahan Penginderaan Gas Digunakan Nano Iron Oxide (Fe2O3)

Besi oksida (Fe2O3)Memiliki dua bentuk kristal: alpha dan gamma, yang keduanya dapat digunakan sebagai bahan penginderaan gas, tetapi sifat penginderaan gas dari mereka memiliki perbedaan besar. α-Fe2O3 milik struktur corundum, yang sifat fisiknya stabil. Mekanisme penginderaan gasnya dikontrol permukaan, dan sensitivitasnya rendah. γ-Fe2O3 milik struktur spinel dan metastable. Mekanisme penginderaan gasnya terutama adalah kontrol resistensi tubuh. Ini memiliki sensitivitas yang baik tetapi stabilitas yang buruk, dan mudah diubah menjadi α-Fe2O3 dan mengurangi sensitivitas gas.

Penelitian saat ini berfokus pada mengoptimalkan kondisi sintesis untuk mengendalikan morfologi nanopartikel Fe2O3, dan kemudian skrining untuk bahan sensitif gas yang sesuai, seperti α-Fe2O3 nanobeams, nanoroda α-FOATIAL α-FOATOL, nano-FOATE3, nano-FOATE3, nanosor α-FOATE3, nanosor α-FOATE3, mesopori α-FOPEOLE, dll α-FOPEOLE α-FOATE, DL.

3. Bahan penginderaan gas menggunakan nano seng oksida (ZnO)
Seng oksida (ZnO)adalah bahan sensitif gas yang dikendalikan permukaan yang khas. Sensor gas berbasis ZnO memiliki suhu operasi yang tinggi dan selektivitas yang buruk, membuatnya jauh lebih sedikit digunakan daripada nanopowder SNO2 dan Fe2O3. Oleh karena itu, persiapan struktur baru nanomaterial ZnO, modifikasi doping nano-Zno untuk mengurangi suhu operasi dan meningkatkan selektivitas adalah fokus penelitian pada bahan penginderaan gas nano ZnO.

Saat ini, pengembangan elemen penginderaan gas kristal nano-ZnO tunggal adalah salah satu arah perbatasan, seperti sensor gas nanorod kristal tunggal ZnO.

4. Bahan penginderaan gas menggunakan nano indium oksida (IN2O3)
Indium oksida (IN2O3)adalah bahan penginderaan gas semikonduktor tipe-N yang muncul. Dibandingkan dengan SNO2, ZnO, Fe2O3, dll., Memiliki celah pita lebar, resistivitas kecil dan aktivitas katalitik tinggi, dan sensitivitas tinggi terhadap CO dan NO2. Nanomaterial berpori yang diwakili oleh Nano In2O3 adalah salah satu hotspot penelitian terbaru. Para peneliti disintesis memesan bahan In2O3 yang memesan dengan menggunakan replikasi template silika mesopori. Bahan yang diperoleh memiliki stabilitas yang baik dalam kisaran 450-650 ° C, sehingga cocok untuk sensor gas dengan suhu operasi yang lebih tinggi. Mereka sensitif terhadap metana dan dapat digunakan untuk pemantauan ledakan terkait konsentrasi.

5. Bahan Penginderaan Gas Digunakan Nano Tungsten Oxide (WO3)
Nanopartikel WO3adalah bahan semikonduktor senyawa logam transisi yang telah dipelajari secara luas dan diterapkan untuk sifat penginderaan gasnya yang baik. Nano WO3 memiliki struktur yang stabil seperti triclinic, monoklinik dan ortorombik. Para peneliti menyiapkan nanopartikel WO3 dengan metode casting nano menggunakan mesopori SIO2 sebagai templat. Ditemukan bahwa nanopartikel WO3 monoklinik dengan ukuran rata -rata 5 nm memiliki kinerja penginderaan gas yang lebih baik, dan pasangan sensor yang diperoleh dengan deposisi elektroforetik nanopartikel WO3 konsentrasi rendah NO2 memiliki respons yang tinggi.

Distribusi homogen fase heksagonal WO3 nanoclusters disintesis dengan metode pertukaran ion-hidrotermal. Hasil uji sensitivitas gas menunjukkan bahwa sensor gas Nanoclustered WO3 memiliki suhu operasi yang rendah, sensitivitas tinggi terhadap aseton dan trimetilamin dan waktu pemulihan respons yang ideal, mengungkapkan prospek aplikasi yang baik dari material tersebut.

6. Bahan penginderaan gas menggunakan titanium dioksida nano (TiO2)
Titanium dioksida (TiO2)Bahan penginderaan gas memiliki keunggulan stabilitas termal yang baik dan proses persiapan sederhana, dan secara bertahap menjadi bahan panas lainnya bagi para peneliti. Saat ini, penelitian tentang sensor gas nano-TiO2 berfokus pada struktur nano dan fungsionalisasi bahan penginderaan TIO2 dengan menggunakan nanoteknologi yang muncul. Sebagai contoh, para peneliti telah membuat serat TiO2 berongga skala mikro dengan teknologi elektrospinning koaksial. Menggunakan teknologi api stagnan yang telah ditentukan sebelumnya, elektroda silang berulang kali ditempatkan dalam nyala stagnan yang dicampur dengan titanium tetraisopropoksida sebagai prekursor, dan kemudian secara langsung tumbuh untuk membentuk membran berpori dengan nanopartikel TiO2, yang merupakan respons sensitif terhadap co.

7. Komposit Nano Oksida untuk Bahan Penginderaan Gas
Sifat penginderaan gas dari bahan penginderaan logam nano oksida dapat ditingkatkan dengan doping, yang tidak hanya menyesuaikan konduktivitas listrik bahan, tetapi juga meningkatkan stabilitas dan selektivitas. Doping elemen logam mulia adalah metode umum, dan elemen seperti Au dan AG sering digunakan sebagai dopan untuk meningkatkan kinerja penginderaan gas bubuk nano seng oksida. Bahan pengindraan gas komposit nano oksida terutama termasuk PD SNO2, PT-Doped γ-Fe2O3, dan multi-elemen menambahkan bahan penginderaan bola berongga IN2O3, yang dapat direalisasikan dengan mengendalikan aditif dan suhu Sensing untuk merealisasikan deteksi elektif NH3, H2S dan co. Selain itu, WO3 Nano Deteksi NH3, H2S dan CO. Film, dengan demikian meningkatkan sensitivitasnya terhadap NO2.

Saat ini, komposit oksida graphene/nano-logam telah menjadi hotspot dalam bahan sensor gas. Nanokomposit graphene/sno2 telah banyak digunakan sebagai deteksi amonia dan bahan penginderaan NO2.