როგორც მყარი მდგომარეობის გაზის ძირითადი სენსორები, ნანო ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარული გაზის სენსორები ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო წარმოებაში, გარემოს მონიტორინგში, ჯანდაცვისა და სხვა სფეროებში მათი მაღალი მგრძნობელობის, წარმოების დაბალი ღირებულებისა და მარტივი სიგნალის გაზომვისთვის.ამჟამად, ნანო ლითონის ოქსიდის სენსორული მასალების გაზის სენსორული თვისებების გაუმჯობესების კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია ნანომასშტაბიანი ლითონის ოქსიდების განვითარებაზე, როგორიცაა ნანოსტრუქტურა და დოპინგ მოდიფიკაცია.

ნანო მეტალის ოქსიდის ნახევარგამტარული სენსორული მასალები ძირითადად არის SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2 და ა.შ. სენსორის კომპონენტები ჯერ კიდევ ყველაზე ფართოდ გამოყენებული რეზისტენტული გაზის სენსორებია, ასევე უფრო სწრაფად ვითარდება არარეზისტენტული აირების სენსორები.

ამჟამად კვლევის ძირითადი მიმართულებაა სტრუქტურირებული ნანომასალების მომზადება დიდი სპეციფიური ზედაპირის ფართობით, როგორიცაა ნანომილები, ნანოროდი მასივები, ნანოფოროვანი გარსები და ა.შ. მასალების გაზზე.ლითონის ოქსიდის ელემენტარული დოპინგი, ან ნანოკომპოზიტური სისტემის კონსტრუქცია, შემოღებულმა დოპანტმა ან კომპოზიტურმა კომპონენტებმა შეიძლება შეასრულონ კატალიზური როლი და ასევე შეიძლება გახდეს დამხმარე მატარებელი ნანოსტრუქტურის ასაგებად, რითაც გააუმჯობესებს გაზის ზონდირების საერთო მოქმედებას. მასალები.

1. გამოყენებული გაზსაგრძნობი მასალები ნანო კალის ოქსიდი (SnO2)

კალის ოქსიდი (SnO2) არის ზოგადი მგრძნობიარე გაზის მგრძნობიარე მასალა.მას აქვს კარგი მგრძნობელობა გაზების მიმართ, როგორიცაა ეთანოლი, H2S და CO. მისი გაზის მგრძნობელობა დამოკიდებულია ნაწილაკების ზომაზე და ზედაპირის სპეციფიკურ ფართობზე.SnO2 ნანოფხვნილის ზომის კონტროლი არის გაზის მგრძნობელობის გაუმჯობესების გასაღები.

მეზოფორული და მაკროფოროვანი ნანო კალის ოქსიდის ფხვნილების საფუძველზე, მკვლევარებმა მოამზადეს სქელი ფირის სენსორები, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი კატალიზური აქტივობა CO ჟანგვისთვის, რაც ნიშნავს გაზის უფრო მაღალ სენსორულ აქტივობას.გარდა ამისა, ნანოფოროვანი სტრუქტურა გახდა ცხელი წერტილი გაზის სენსორული მასალების დიზაინში მისი დიდი SSA, მდიდარი გაზის დიფუზიის და მასის გადაცემის არხების გამო.

2. გამოყენებული გაზსაგრძნობი მასალები ნანო რკინის ოქსიდი (Fe2O3)

რკინის ოქსიდი (Fe2O3)აქვს ორი კრისტალური ფორმა: ალფა და გამა, რომელთაგან ორივე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გაზის სენსორული მასალა, მაგრამ მათში გაზის სენსორული თვისებები დიდი განსხვავებებია.α-Fe2O3 ეკუთვნის კორუნდის სტრუქტურას, რომლის ფიზიკური თვისებები სტაბილურია.მისი გაზის სენსორული მექანიზმი ზედაპირულად კონტროლდება და მისი მგრძნობელობა დაბალია.γ-Fe2O3 მიეკუთვნება სპინელის სტრუქტურას და მეტასტაბილურია.მისი გაზის სენსორული მექანიზმი არის ძირითადად სხეულის წინააღმდეგობის კონტროლი. მას აქვს კარგი მგრძნობელობა, მაგრამ ცუდი სტაბილურობა და ადვილად იცვლება α-Fe2O3-ზე და ამცირებს გაზის მგრძნობელობას.

მიმდინარე კვლევა ფოკუსირებულია სინთეზის პირობების ოპტიმიზაციაზე Fe2O3 ნანონაწილაკების მორფოლოგიის გასაკონტროლებლად, შემდეგ კი აირზე მგრძნობიარე მასალების სკრინინგზე, როგორიცაა α-Fe2O3 ნანოსხივები, ფოროვანი α-Fe2O3 ნანოროლები, მონოდისპერსიული α-Fe2O3 ნანოსტრუქტურები, მეზოპორები α-F. ნანომასალები და ა.შ.

3. გამოყენებული გაზსაგრძნობი მასალები ნანო თუთიის ოქსიდი (ZnO)
თუთიის ოქსიდი (ZnO)არის ტიპიური ზედაპირული კონტროლირებადი გაზის მგრძნობიარე მასალა.ZnO-ზე დაფუძნებულ გაზის სენსორს აქვს მაღალი სამუშაო ტემპერატურა და ცუდი სელექციურობა, რაც მას გაცილებით ნაკლებად ფართოდ გამოიყენება, ვიდრე SnO2 და Fe2O3 ნანოფხვნილები.ამიტომ, ZnO ნანომასალების ახალი სტრუქტურის მომზადება, ნანო-ZnO-ს დოპინგ მოდიფიკაცია სამუშაო ტემპერატურის შესამცირებლად და სელექციურობის გასაუმჯობესებლად არის ნანო ZnO გაზის სენსორული მასალების კვლევის ფოკუსი.

ამჟამად, ერთკრისტალური ნანო-ZnO გაზის სენსორული ელემენტის შემუშავება არის ერთ-ერთი სასაზღვრო მიმართულება, როგორიცაა ZnO ერთკრისტალური ნანოროდი გაზის სენსორები.

4. გამოყენებული გაზსაგრძნობი მასალები Nano Indium Oxide (In2O3)
ინდიუმის ოქსიდი (In2O3)წარმოქმნილი n ტიპის ნახევარგამტარული აირის სენსორული მასალაა.SnO2, ZnO, Fe2O3 და ა.შ. შედარებით, მას აქვს ფართო ზოლის უფსკრული, მცირე წინაღობა და მაღალი კატალიზური აქტივობა და მაღალი მგრძნობელობა CO და NO2-ის მიმართ.ფოროვანი ნანომასალები, რომლებიც წარმოდგენილია nano In2O3-ით, ერთ-ერთი ბოლო კვლევის ცხელი წერტილია.მკვლევარებმა შეკვეთილი მეზოპოროზული In2O3 მასალების სინთეზირება მოახდინეს მეზოფორული სილიციუმის შაბლონის რეპლიკაციის საშუალებით.მიღებულ მასალებს აქვთ კარგი სტაბილურობა 450-650 °C დიაპაზონში, ამიტომ ისინი შესაფერისია გაზის სენსორებისთვის უფრო მაღალი სამუშაო ტემპერატურის მქონე.ისინი მგრძნობიარეა მეთანის მიმართ და შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონცენტრაციასთან დაკავშირებული აფეთქების მონიტორინგისთვის.

5. გამოყენებული გაზსაგრძნობი მასალები ნანო ვოლფრამის ოქსიდი (WO3)
WO3 ნანონაწილაკებიარის გარდამავალი ლითონის ნაერთი ნახევარგამტარული მასალა, რომელიც ფართოდ იქნა შესწავლილი და გამოყენებული მისი კარგი გაზის სენსორული თვისებების გამო.Nano WO3-ს აქვს სტაბილური სტრუქტურები, როგორიცაა ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური და ორთორმბული.მკვლევარებმა მოამზადეს WO3 ნანონაწილაკები ნანო ჩამოსხმის მეთოდით მეზოპოროზული SiO2 შაბლონად.დადგინდა, რომ მონოკლინიკური WO3 ნანონაწილაკები საშუალო ზომის 5 ნმ აქვს გაზის ზონდირების უკეთესი მოქმედება, ხოლო სენსორების წყვილებს, რომლებიც მიიღება WO3 ნანონაწილაკების ელექტროფორეზული დეპონირებით, NO2-ის დაბალი კონცენტრაციით მაღალი პასუხია.

ექვსკუთხა ფაზის WO3 ნანოკლასტერების ერთგვაროვანი განაწილება სინთეზირებული იყო იონური გაცვლა-ჰიდროთერმული მეთოდით.გაზის მგრძნობელობის ტესტის შედეგები აჩვენებს, რომ WO3 ნანოჯგუფური გაზის სენსორს აქვს დაბალი სამუშაო ტემპერატურა, მაღალი მგრძნობელობა აცეტონისა და ტრიმეთილამინის მიმართ და იდეალური პასუხის აღდგენის დრო, რაც ავლენს მასალის კარგ გამოყენების პერსპექტივას.

6. გამოყენებული გაზის ზონდირების მასალები ნანო ტიტანის დიოქსიდი (TiO2)
ტიტანის დიოქსიდი (TiO2)გაზის სენსორულ მასალებს აქვთ კარგი თერმული სტაბილურობა და მარტივი მომზადების პროცესი და თანდათანობით გახდა კიდევ ერთი ცხელი მასალა მკვლევრებისთვის.ამჟამად, ნანო-TiO2 გაზის სენსორზე კვლევა ფოკუსირებულია TiO2 სენსორული მასალების ნანოსტრუქტურასა და ფუნქციონალიზაციაზე განვითარებადი ნანოტექნოლოგიის გამოყენებით.მაგალითად, მკვლევარებმა შექმნეს მიკრონანო მასშტაბის ღრუ TiO2 ბოჭკოები კოაქსიალური ელექტროსპინინგის ტექნოლოგიით.წინასწარ შერეული სტაგნაციური ალი ტექნოლოგიის გამოყენებით, ჯვარედინი ელექტროდი განმეორებით მოთავსებულია წინასწარ შერეულ ცეცხლში ტიტანის ტეტრაიზოპროპოქსიდთან, როგორც წინამორბედი, და შემდეგ პირდაპირ იზრდება TiO2 ნანონაწილაკებით ფოროვანი მემბრანის შესაქმნელად, რომელიც მგრძნობიარეა CO-ზე. ერთდროულად ზრდის შეკვეთილ TiO2-ს. ნანომილაკების მასივი ანოდიზაციის გზით და იყენებს მას SO2-ის გამოვლენაში.

7. ნანო ოქსიდის კომპოზიტები გაზის სენსორული მასალისთვის
ნანო მეტალის ოქსიდების ფხვნილის სენსორული მასალების გაზის სენსორული თვისებები შეიძლება გაუმჯობესდეს დოპინგით, რაც არა მხოლოდ არეგულირებს მასალის ელექტრულ გამტარობას, არამედ აუმჯობესებს სტაბილურობას და სელექციურობას.ძვირფასი ლითონის ელემენტების დოპინგი ჩვეულებრივი მეთოდია და ელემენტები, როგორიცაა Au და Ag, ხშირად გამოიყენება როგორც დოპანტები ნანო თუთიის ოქსიდის ფხვნილის გაზის სენსორული მუშაობის გასაუმჯობესებლად.ნანო ოქსიდის კომპოზიტური გაზის სენსორული მასალები ძირითადად მოიცავს Pd დოპირებული SnO2, Pt-დოპირებული γ-Fe2O3 და მრავალ ელემენტის დამატებულ In2O3 ღრუ სფეროს სენსორულ მასალას, რომელიც შეიძლება განხორციელდეს დანამატების კონტროლით და ტემპერატურის სენსორით NH3, H2S და CO არჩევითი გამოვლენის განსახორციელებლად. გარდა ამისა, WO3 ნანო ფილმი მოდიფიცირებულია V2O5 ფენით, რათა გააუმჯობესოს WO3 ფირის ფოროვანი ზედაპირის სტრუქტურა, რითაც აუმჯობესებს მის მგრძნობელობას NO2-ის მიმართ.

ამჟამად, გრაფენის/ნანო-მეტალის ოქსიდის კომპოზიტები იქცა გაზის სენსორულ მასალებში ცხელ წერტილად.გრაფენი/SnO2 ნანოკომპოზიტები ფართოდ გამოიყენება ამიაკის აღმოსაჩენად და NO2-ის სენსორულ მასალად.