როგორც მყარი მდგომარეობის გაზის სენსორები, ნანო ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარული გაზის სენსორები ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო წარმოებაში, გარემოსდაცვითი მონიტორინგში, ჯანმრთელობის დაცვაში და სხვა სფეროებში მათი მაღალი მგრძნობელობის, წარმოების დაბალი ღირებულების და სიგნალის მარტივი გაზომვისთვის. დღეისათვის, ნანო ლითონის ოქსიდის სენსორული მასალების გაზის სენსორული თვისებების გაუმჯობესების კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია ნანოწამების ლითონის ოქსიდების განვითარებაზე, მაგალითად, ნანოსტრუქტურასა და დოპინგის მოდიფიკაციაზე.

ნანო მეტალის ოქსიდის ნახევარგამტარული სენსორული მასალები ძირითადად SNO2, ZnO, Fe2O3, Vo2, IN2O3, WO3, TiO2 და ა.შ. სენსორის კომპონენტები კვლავ ყველაზე ფართოდ გამოიყენება რეზისტენტული გაზის სენსორები, ასევე უფრო სწრაფად განვითარებულია გაზების სენსორები.

დღეისათვის, ძირითადი კვლევის მიმართულებაა სტრუქტურირებული ნანომასალების მომზადება დიდი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობით, მაგალითად, ნანოტუბებით, ნანოროდის მასივებით, ნანოპოროზული მემბრანებით და ა.შ., გაზის ადსორბციის სიმძლავრისა და გაზის დიფუზიის სიჩქარის გასაზრდელად, და ამით გააუმჯობესოს მასალების გაზზე რეაგირების მგრძნობელობა და სიჩქარე. ლითონის ოქსიდის ელემენტარული დოპინგი, ან ნანოკომპოზიტური სისტემის მშენებლობა, შემოღებულ დოპანტის ან კომპოზიციურ კომპონენტებს შეუძლიათ კატალიზური როლი შეასრულონ და ასევე შეიძლება გახდნენ დამხმარე გადამზიდავი ნანოსტრუქტურის მშენებლობისთვის, რითაც აუმჯობესებს სენსორული მასალების საერთო გაზის შეგრძნებას.

1. გაზის სენსორული მასალები გამოყენებული ნანო კალის ოქსიდი (SNO2)

კალის ოქსიდი (SNO2) არის ერთგვარი ზოგადი მგრძნობიარე გაზის მგრძნობიარე მასალა. მას აქვს კარგი მგრძნობელობა გაზების მიმართ, როგორიცაა ეთანოლი, H2S და CO. მისი გაზის მგრძნობელობა დამოკიდებულია ნაწილაკების ზომაზე და სპეციფიკურ ზედაპირზე. SNO2 ნანოპოვერის ზომების კონტროლი გაზის მგრძნობელობის გაუმჯობესების გასაღებია.

მეზოპოროზული და მაკროპოროზული ნანო კალის ოქსიდის ფხვნილების საფუძველზე, მკვლევარებმა მოამზადეს სქელი ფილმის სენსორები, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი კატალიზური მოქმედება CO დაჟანგვისთვის, რაც ნიშნავს გაზის სენსორულ უფრო მაღალ მოქმედებას. გარდა ამისა, ნანოპორული სტრუქტურა გახდა ცხელი წერტილი გაზის სენსორული მასალების დიზაინში მისი დიდი SSA, მდიდარი გაზის დიფუზიისა და მასობრივი გადაცემის არხების გამო.

2. გაზის სენსორული მასალები გამოყენებული ნანო რკინის ოქსიდი (Fe2O3)

რკინის ოქსიდი (Fe2O3)აქვს ორი ბროლის ფორმა: ალფა და გამა, რომელთაგან ორივე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გაზის სენსორული მასალები, მაგრამ მათი გაზის სენსორული თვისებები დიდი განსხვავებებია. α-Fe2O3 მიეკუთვნება კორუნდუმის სტრუქტურას, რომლის ფიზიკური თვისებები სტაბილურია. მისი გაზის სენსორული მექანიზმი ზედაპირზე კონტროლდება, ხოლო მისი მგრძნობელობა დაბალია. γ-Fe2O3 მიეკუთვნება სპინელის სტრუქტურას და მეტასტირებადია. მისი გაზის სენსორული მექანიზმი ძირითადად სხეულის წინააღმდეგობის კონტროლია. მას აქვს კარგი მგრძნობელობა, მაგრამ ცუდი სტაბილურობა და მარტივია α-Fe2O3– ზე შეცვლა და ამცირებს გაზის მგრძნობელობას.

მიმდინარე კვლევა ფოკუსირებულია სინთეზის პირობების ოპტიმიზაციაზე, რათა გააკონტროლოს Fe2O3 ნანონაწილაკების მორფოლოგია, შემდეგ კი სკრინინგი შესაფერისი გაზისადმი მგრძნობიარე მასალებისთვის, მაგალითად, α-Fe2O3 ნანობემები, ფოროვანი α-Fe2O3 ნანოროდები, მონოდიზპერსიული α-FE2O3 ნანოსტრუქტურა, mesopores α-fe2O3

3. გაზის სენსორული მასალები გამოყენებული ნანო თუთიის ოქსიდი (ZnO)
თუთიის ოქსიდი (ZnO)არის ტიპიური ზედაპირით კონტროლირებადი გაზის მგრძნობიარე მასალა. ZnO– ს დაფუძნებული გაზის სენსორს აქვს მაღალი ოპერაციული ტემპერატურა და ცუდი სელექციურობა, რაც მას გაცილებით ნაკლებად გამოიყენება, ვიდრე SNO2 და Fe2O3 ნანოპოვერები. ამრიგად, ZnO ნანომასალების ახალი სტრუქტურის მომზადება, ნანო-ზნოს დოპინგის მოდიფიკაცია ოპერაციული ტემპერატურის შესამცირებლად და სელექციურობის გასაუმჯობესებლად, ნანო ZnO გაზის სენსორული მასალების კვლევის ფოკუსია.

დღეისათვის, ერთი ბროლის ნანო-ზნოს გაზის სენსორული ელემენტის განვითარება ერთ-ერთი სასაზღვრო მიმართულებაა, მაგალითად, ZnO ერთი ბროლის ნანოროდის გაზის სენსორები.

4. გაზის სენსორული მასალები იყენებდა ნანო ინდიუმის ოქსიდს (In2O3)
ინდიუმის ოქსიდი (in2O3)არის განვითარებადი N- ტიპის ნახევარგამტარული გაზის სენსორული მასალა. SNO2- ს, ZnO- ს, Fe2O3- ს და ა.შ., მას აქვს ფართო ბენდის უფსკრული, მცირე წინააღმდეგობა და მაღალი კატალიზური მოქმედება და მაღალი მგრძნობელობა CO და NO2- ის მიმართ. ნანო IN2O3- ის მიერ წარმოდგენილი ფოროვანი ნანომასალები ერთ -ერთი ბოლოდროინდელი კვლევითი წერტილია. მკვლევარებმა სინთეზირეს მეზოპორული IN2O3 მასალების შეკვეთა შუამავლობით სილიციუმის შაბლონის რეპლიკაციის საშუალებით. მიღებულ მასალებს აქვთ კარგი სტაბილურობა 450-650 ° C დიაპაზონში, ამიტომ ისინი შესაფერისია გაზის სენსორებისთვის უფრო მაღალი საოპერაციო ტემპერატურით. ისინი მგრძნობიარეა მეთანის მიმართ და შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონცენტრაციასთან დაკავშირებული აფეთქების მონიტორინგისთვის.

5. გაზის სენსორული მასალები გამოყენებული ნანო ვოლფრამის ოქსიდი (WO3)
WO3 ნანონაწილაკებიარის გარდამავალი ლითონის ნაერთის ნახევარგამტარული მასალა, რომელიც ფართოდ იქნა შესწავლილი და მიმართა მისი კარგი გაზის სენსორული თვისებისთვის. Nano WO3- ს აქვს სტაბილური სტრუქტურები, როგორიცაა ტრიკლინიკური, მონოკლინიკური და ორთორბული. მკვლევარებმა მოამზადეს WO3 ნანონაწილაკები ნანო-ჩამოსხმის მეთოდით, შაბლონის გამოყენებით შუამავლური SIO2. გაირკვა, რომ მონოკლინური WO3 ნანონაწილაკები, რომელთა საშუალო ზომა 5 ნმ -ით აქვთ, აქვთ უკეთესი გაზის სენსორული შესრულება, ხოლო WO3 ნანონაწილაკების ელექტროფორეტიკური დეპონირების შედეგად მიღებული სენსორული წყვილი NO2- ის დაბალ კონცენტრაციებს აქვთ მაღალი რეაგირება.

ექვსკუთხა ფაზის WO3 ნანოკლასტერების ჰომოგენური განაწილება სინთეზირდა იონის გაცვლითი-ჰიდროთერმული მეთოდით. გაზის მგრძნობელობის ტესტის შედეგებმა აჩვენა, რომ WO3 ნანოკლასტერული გაზის სენსორს აქვს დაბალი ოპერაციული ტემპერატურა, აცეტონისა და ტრიმეტილამინისადმი მაღალი მგრძნობელობა და რეაგირების იდეალური აღდგენის დრო, რაც გამოავლენს მასალის კარგ პერსპექტივას.

6. გაზის სენსორული მასალები გამოყენებული ნანო ტიტანის დიოქსიდი (TiO2)
ტიტანის დიოქსიდი (TiO2)გაზის ზონდირების მასალებს აქვთ კარგი თერმული სტაბილურობისა და მარტივი მომზადების პროცესის უპირატესობა და თანდათანობით გახდნენ კიდევ ერთი ცხელი მასალა მკვლევარებისთვის. ამჟამად, Nano-TIO2 გაზის სენსორის შესახებ კვლევა ფოკუსირებულია TIO2 სენსორული მასალების ნანოსტრუქტურასა და ფუნქციონალიზაციაზე, განვითარებადი ნანოტექნოლოგიის გამოყენებით. მაგალითად, მკვლევარებმა გააკეთეს მიკრო-ნანოს მასშტაბის Hollow TiO2 ბოჭკოები კოაქსიალური ელექტროოსპინირების ტექნოლოგიით. პრემია სტაგნაციის ფლეიმის ტექნოლოგიის გამოყენებით, ჯვრის ელექტროდი განმეორებით არის განთავსებული პრემიაზე მოქცეულ ცეცხლში ტიტანის ტეტრაისოპროპოქსიდით, როგორც წინამორბედი, და შემდეგ პირდაპირ გაიზარდა, რომ ჩამოყალიბდეს იგი ფოროვანი მემბრანით TiO2 ნანონაწილაკებით, რაც მგრძნობიარეა Asseciation– ისთვის, რომელიც ერთდროულად იზრდება ულამაზესი მასიისა, რომელიც ერთდროულად იზრდება შეკვეთილი TIO2 ნანოტის მიერ. SO2.

7. ნანო ოქსიდის კომპოზიციები გაზის სენსორული მასალისთვის
ნანო ლითონის ოქსიდების ფხვნილების სენსორული მასალების გაზის სენსორული თვისებები შეიძლება გაუმჯობესდეს დოპინგით, რაც არა მხოლოდ არეგულირებს მასალის ელექტრული გამტარობას, არამედ აუმჯობესებს სტაბილურობას და სელექციურობას. ძვირფასი ლითონის ელემენტების დოპინგი ჩვეულებრივი მეთოდია, ხოლო ისეთი ელემენტები, როგორიცაა AU და AG, ხშირად გამოიყენება როგორც დოპანტები, რათა გააუმჯობესონ ნანო თუთიის ოქსიდის ფხვნილის გაზის სენსორული მოქმედება. ნანო ოქსიდის კომპოზიციური გაზის სენსორული მასალები ძირითადად მოიცავს PD Doped SNO2, Pt-doped γ-Fe2O3 და მრავალ ელემენტს დამატებით IN2O3 Hollow Sphere Sensing მასალა, რომლის რეალიზაცია შესაძლებელია დანამატების კონტროლით და გრძნობების ტემპერატურით, რათა გააცნობიეროს NH3, H2S და CO. WO3 ფილმი, რითაც აუმჯობესებს მის მგრძნობელობას NO2– ს მიმართ.

დღეისათვის, გრაფენი/ნანო-მეტალის ოქსიდის კომპოზიციები გახდა ცხელ წერტილად გაზის სენსორის მასალებში. გრაფენი/SNO2 ნანოკომპოზიტები ფართოდ იქნა გამოყენებული, როგორც ამიაკის გამოვლენა და NO2 სენსორული მასალები.