Негізгі қатты күйдегі газ датчиктері ретінде нанометалл оксиді жартылай өткізгіш газ датчиктері өнеркәсіптік өндірісте, қоршаған ортаны бақылауда, денсаулық сақтауда және басқа салаларда олардың жоғары сезімталдығы, төмен өндірістік құны және қарапайым сигналды өлшеу үшін кеңінен қолданылады.Қазіргі уақытта нанометалл оксидін зондтау материалдарының газды сезу қасиеттерін жақсарту бойынша зерттеулер негізінен наноқұрылым және допинг модификациясы сияқты наноөлшемді металл оксидтерін дамытуға бағытталған.

Нанометалл оксиді жартылай өткізгішті зондтау материалдары негізінен SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2 және т.б. Сенсордың құрамдас бөліктері әлі де ең көп қолданылатын резистивті газ датчиктері болып табылады, резистивті емес газдар сенсорлары да тезірек әзірленуде.

Қазіргі уақытта негізгі зерттеу бағыты газдың адсорбциялану қабілеті мен газдың диффузия жылдамдығын арттыру, осылайша сезімталдық пен реакция жылдамдығын жақсарту үшін нанотүтіктер, наноторлы массивтер, нанокеуекті мембраналар және т.б. сияқты үлкен спецификалық беті бар құрылымды наноматериалдарды дайындау болып табылады. материалдардың газға айналуы.Металл оксидінің элементарлы қоспасы немесе нанокомпозиттік жүйенің құрылысы, енгізілген қоспа немесе композиттік компоненттер каталитикалық рөл атқара алады, сонымен қатар наноқұрылымды құру үшін көмекші тасымалдаушы бола алады, осылайша сенсордың жалпы газды сезу өнімділігін жақсартады. материалдар.

1. Нано қалайы оксиді (SnO2) пайдаланылған газды зондтау материалдары

Қалайы оксиді (SnO2) жалпы сезімтал газға сезімтал материалдың бір түрі болып табылады.Оның этанол, H2S және CO сияқты газдарға сезімталдығы жақсы. Оның газ сезімталдығы бөлшектердің өлшеміне және меншікті бетінің ауданына байланысты.SnO2 наноұнтақтарының мөлшерін бақылау газ сезімталдығын арттырудың кілті болып табылады.

Мезокеуекті және макрокеуекті нано-қаңылтыр оксиді ұнтақтарына сүйене отырып, зерттеушілер CO тотығуы үшін жоғары каталитикалық белсенділігі бар қалың қабықшалы сенсорларды дайындады, бұл газды сезу белсенділігінің жоғары екендігін білдіреді.Сонымен қатар, нанокеуекті құрылым үлкен SSA, бай газ диффузиясы және масса алмасу арналары арқасында газды сезгіш материалдарды жобалауда ыстық нүктеге айналды.

2. Нано темір оксиді (Fe2O3) пайдаланылған газды зондтау материалдары

Темір оксиді (Fe2O3)екі кристалдық формасы бар: альфа және гамма, екеуі де газды сезгіш материалдар ретінде пайдаланылуы мүмкін, бірақ олардың газды сезу қасиеттерінде үлкен айырмашылықтар бар.α-Fe2O3 физикалық қасиеттері тұрақты корунд құрылымына жатады.Оның газды сезу механизмі беттік басқарылады, ал сезімталдығы төмен.γ-Fe2O3 шпинель құрылымына жатады және метатұрақты.Оның газды сезу механизмі негізінен дене кедергісін бақылау болып табылады. Оның сезімталдығы жақсы, бірақ тұрақтылығы нашар, α-Fe2O3-ке ауысу және газ сезімталдығын азайту оңай.

Ағымдағы зерттеулер Fe2O3 нанобөлшектерінің морфологиясын бақылау үшін синтез шарттарын оңтайландыруға, содан кейін α-Fe2O3 наносәулелері, кеуекті α-Fe2O3 нанотеректері, монодисперсті α-Fe2O3 наноқұрылымдары, α-Fe3e сияқты газға сезімтал материалдарды скринингке бағытталған. наноматериалдар және т.б.

3. Наномырыш оксиді (ZnO) пайдаланылған газды зондтау материалдары
мырыш оксиді (ZnO)типтік бетімен басқарылатын газға сезімтал материал болып табылады.ZnO негізіндегі газ датчигі жоғары жұмыс температурасына және нашар селективтілікке ие, бұл оны SnO2 және Fe2O3 наноұнтақтарына қарағанда әлдеқайда аз қолданылады.Сондықтан ZnO наноматериалдарының жаңа құрылымын дайындау, жұмыс температурасын төмендету және селективтілікті жақсарту үшін нано-ZnO легирлеуші ​​модификациясы нано ZnO ​​газ зондтау материалдарын зерттеудің басты бағыты болып табылады.

Қазіргі уақытта монокристалды нано-ZnO газды зондтау элементін дамыту ZnO монокристалды наноодты газ датчиктері сияқты шекаралық бағыттардың бірі болып табылады.

4. Наноиндий оксиді (In2O3) пайдаланылған газды зондтау материалдары
Индий оксиді (In2O3)n-типті жартылай өткізгішті газды сезгіш материал болып табылады.SnO2, ZnO, Fe2O3 және т.б. салыстырғанда оның кең диапазондық саңылау, кіші меншікті кедергі және жоғары каталитикалық белсенділік, СО мен NO2-ге жоғары сезімталдығы бар.Нано In2O3 арқылы ұсынылған кеуекті наноматериалдар соңғы зерттеу нүктелерінің бірі болып табылады.Зерттеушілер мезокеуекті кремнеземді шаблонды репликациялау арқылы реттелген мезокеуекті In2O3 материалдарын синтездеді.Алынған материалдар 450-650 °C диапазонында жақсы тұрақтылыққа ие, сондықтан олар жоғары жұмыс температурасы бар газ датчиктеріне жарамды.Олар метанға сезімтал және концентрацияға байланысты жарылысты бақылау үшін пайдаланылуы мүмкін.

5. Нано вольфрам оксиді (WO3) пайдаланылған газды зондтау материалдары
WO3 нанобөлшектеріөтпелі металл қосылыс жартылай өткізгіш материал болып табылады, ол жақсы газды сезу қасиеті үшін кеңінен зерттелген және қолданылған.Nano WO3 триклиникалық, моноклиникалық және орторомбты сияқты тұрақты құрылымдарға ие.Зерттеушілер WO3 нанобөлшектерін шаблон ретінде мезокеуекті SiO2 пайдалана отырып, нано-құю әдісімен дайындады.Орташа өлшемі 5 нм болатын моноклиникалық WO3 нанобөлшектерінің газды сезіну өнімділігі жақсырақ, ал WO3 нанобөлшектерін электрофоретикалық тұндыру арқылы алынған сенсорлық жұптар NO2 төмен концентрациясы жоғары жауапқа ие екендігі анықталды.

Гексагональды фазалық WO3 нанокластерлерінің біртекті таралуы ион алмасу-гидротермиялық әдіспен синтезделді.Газ сезімталдығы сынағы нәтижелері WO3 нанокластерлі газ сенсорының жұмыс температурасының төмен екенін, ацетон мен триметиламинге жоғары сезімталдықты және жауапты қалпына келтірудің тамаша уақытын көрсетеді, бұл материалды қолданудың жақсы перспективасын ашады.

6. Нано титан диоксиді (TiO2) пайдаланылған газды зондтау материалдары
Титан диоксиді (TiO2)газ зондтау материалдары жақсы термиялық тұрақтылық пен қарапайым дайындау процесінің артықшылықтарына ие және бірте-бірте зерттеушілер үшін тағы бір ыстық материалға айналды.Қазіргі уақытта нано-TiO2 газ датчигі бойынша зерттеулер жаңа нанотехнологияны қолдану арқылы TiO2 зондтау материалдарының наноқұрылымына және функционалдық болуына бағытталған.Мысалы, зерттеушілер коаксиалды электроспиннинг технологиясы арқылы микро нано масштабты қуыс TiO2 талшықтарын жасады.Алдын ала араластырылған тоқырау жалын технологиясын қолдана отырып, кросс электрод прекурсор ретінде титан тетрайзопропоксиді бар алдын ала араластырылған тоқырау жалынына бірнеше рет орналастырылады, содан кейін СО-ға сезімтал реакция болып табылатын TiO2 нанобөлшектері бар кеуекті мембрананы қалыптастыру үшін тікелей өсіріледі. Бір уақытта реттелген TiO2 өседі. нанотүтік массивін анодтау арқылы анықтайды және оны SO2 анықтауға қолданады.

7. Газды анықтауға арналған нанооксидті композиттер
Нанометалл оксидтері ұнтақтарын зондтау материалдарының газды сезіну қасиеттерін допинг арқылы жақсартуға болады, бұл материалдың электр өткізгіштігін реттеп қана қоймайды, сонымен қатар тұрақтылық пен селективтілікті жақсартады.Қымбат металл элементтерін қоспалау кең таралған әдіс болып табылады және Au және Ag сияқты элементтер наномырыш оксиді ұнтағының газды сезу өнімділігін жақсарту үшін жиі қолданылады.Нанооксидті композициялық газды зондтау материалдарына негізінен Pd қоспасы бар SnO2, Pt-қоспаланған γ-Fe2O3 және көп элементті қосылған In2O3 қуыс сфералық зондтау материалы кіреді, оны NH3, H2S және CO таңдаулы анықтауды жүзеге асыру үшін қоспаларды бақылау және температураны сезу арқылы жүзеге асыруға болады. Сонымен қатар, WO3 нано пленкасы WO3 пленкасының кеуекті бетінің құрылымын жақсарту үшін V2O5 қабатымен модификацияланады, осылайша оның NO2-ге сезімталдығын жақсартады.

Қазіргі уақытта графен/нанометалл оксидінің композиттері газ сенсорының материалдарында ыстық нүктеге айналды.Графен/SnO2 нанокомпозиттері аммиакты анықтау және NO2 сезгіш материалдар ретінде кеңінен қолданылды.