Kā galvenie cietvielu gāzes sensori, nano metāla oksīda pusvadītāju gāzes sensori tiek plaši izmantoti rūpniecības ražošanā, vides uzraudzībā, veselības aprūpē un citos laukos to augstajai jutīgumam, zemām ražošanas izmaksām un vienkāršām signāla mērījumiem. Pašlaik pētījumi par nano metāla oksīda sensoru sensoru materiālu gāzes noteikšanas īpašību uzlabošanu galvenokārt koncentrējas uz nanomēroga metāla oksīdu attīstību, piemēram, nanostruktūru un dopinga modifikāciju.

Nano metāla oksīda pusvadītāju sensoru materiāli galvenokārt ir SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2 utt. Sensora komponenti joprojām ir visplašāk izmantotie pretestības gāzes sensori, nerezistējošie gāzu sensori tiek attīstīti arī ātrāk.

Pašlaik galvenais pētījuma virziens ir strukturētu nanomateriālu sagatavošana ar lielu specifisku virsmas laukumu, piemēram, nanocaurulēm, nanorodu blokiem, nanoporu membrānām utt., Lai palielinātu gāzes adsorbcijas spēju un gāzes difūzijas ātrumu un tādējādi uzlabotu jutīgumu un reakcijas ātrumu uz materiālu gāzi. Metāla oksīda elementārā dopinga vai nanokompozītu sistēmas uzbūve, ieviestajiem palīgvielām vai kompozītajiem komponentiem var būt katalītiska loma, un tā var kļūt arī par palīgvielu, lai izveidotu nanostruktūru, tādējādi uzlabojot vispārējo gāzes uztveres veiktspēju sensoru materiālu.

1. Gāzes sensoru materiāli Izmantotais nano skārda oksīds (SNO2)

Alvas oksīds (SNO2) ir sava veida vispārīgi jutīgs gāzes jutīgs materiāls. Tam ir laba jutība pret tādām gāzēm kā etanols, H2S un CO. Tā jutība pret gāzi ir atkarīga no daļiņu lieluma un specifiskā virsmas laukuma. Gāzes jutības uzlabošanas atslēga ir SNO2 nanopowder lieluma kontrole.

Balstoties uz mezoporu un makroporo nano skārda oksīda pulveriem, pētnieki sagatavoja biezu filmu sensorus, kuriem ir augstāka katalītiskā aktivitāte CO oksidēšanai, kas nozīmē lielāku gāzes uztveršanas aktivitāti. Turklāt nanopora struktūra ir kļuvusi par karstu vietu gāzes sensoru materiālu projektēšanā, pateicoties tā lielajai SSA, bagātīgajai gāzes difūzijai un masas pārneses kanāliem.

2. Gāzes sensoru materiāli Izmantoja nano dzelzs oksīdu (Fe2O3)

Dzelzs oksīds (Fe2O3)Ir divas kristāla formas: alfa un gamma, kuras abas var izmantot kā gāzes uztveršanas materiālus, bet to gāzes noteikšanas īpašībām ir lielas atšķirības. α-Fe2O3 pieder Corundum struktūrai, kuras fizikālās īpašības ir stabilas. Tā gāzes sensoru mehānisms ir kontrolēts ar virsmu, un tā jutība ir zema. γ-Fe2O3 pieder spinela struktūrai un ir metastable. Tā gāzes uztveršanas mehānisms galvenokārt ir ķermeņa pretestības kontrole. Tam ir laba jutība, bet slikta stabilitāte, un to ir viegli mainīt uz α-Fe2O3 un samazināt gāzes jutīgumu.

Pašreizējais pētījums koncentrējas uz sintēzes apstākļu optimizēšanu, lai kontrolētu Fe2O3 nanodaļiņu morfoloģiju, un pēc tam skrīningu skatu uz tiem, piemēram, α-Fe2O3 nanobeam, porainiem α-fe2O3 nanorodiem, monodisperse α-fe2O3 nanostruktūras, mezoportu α23 nanomateriāli.

3. Gāzes sensoru materiāli Izmantotie nano cinka oksīds (ZnO)
Cinka oksīds (ZnO)ir tipisks virsmas kontrolēts gāzes jutīgs materiāls. Uz ZnO bāzes gāzes sensoram ir augsta darba temperatūra un slikta selektivitāte, padarot to daudz mazāk izmantojamu nekā SNO2 un Fe2O3 nanopowders. Tāpēc ZnO nanomateriālu jaunas struktūras sagatavošana, nano-zno dopinga modifikācija, lai samazinātu darbības temperatūru un uzlabotu selektivitāti, ir uzmanības centrā Nano ZnO gāzes sensoru materiālu pētījumos.

Pašlaik viena kristāla nano-zno gāzes sensoru elementa attīstība ir viens no robežas virzieniem, piemēram, ZnO viena kristāla nanorodu gāzes sensoriem.

4. Gāzes sensoru materiāli Izmantotie nano indija oksīds (in2O3)
Indija oksīds (in2O3)ir jauns N veida pusvadītāju gāzes sensoru materiāls. Salīdzinot ar SNO2, ZnO, Fe2O3 utt., Tam ir plaša joslas sprauga, neliela pretestība un augsta katalītiskā aktivitāte, kā arī augsta jutība pret CO un NO2. Porainie nanomateriāli, kurus pārstāv Nano In2O3, ir viens no nesenajiem pētījumu karstajiem punktiem. Pētnieki sintezēja pasūtīja mezoporus in2o3 materiālus, izmantojot mezoporo silīcija veidnes replikāciju. Iegūtajiem materiāliem ir laba stabilitāte diapazonā no 450-650 ° C, tāpēc tie ir piemēroti gāzes sensoriem ar augstāku darbības temperatūru. Tie ir jutīgi pret metānu un tos var izmantot ar koncentrāciju saistītu sprādziena uzraudzību.

5. Gāzes sensoru materiāli, ko izmanto nano volframa oksīds (WO3)
WO3 nanodaļiņasir pārejas metāla savienojums pusvadītāju materiāls, kas ir plaši pētīts un piemērots tā labajai gāzes sensoru īpašībai. Nano WO3 ir stabilas struktūras, piemēram, triklīnikas, monoklīnikas un ortorhombas. Pētnieki sagatavoja WO3 nanodaļiņas, izmantojot nano-casting metodi, izmantojot mezoporu SiO2 kā veidni. Tika konstatēts, ka monoklīniskajām WO3 nanodaļiņām ar vidējo izmēru 5 nm ir labāka gāzes sensoru veiktspēja, un sensoru pāriem, kas iegūti, elektroforētiski nogulsnējot WO3 nanodaļiņu zemu NO2 koncentrāciju, ir augsta reakcija.

Hexagonal fāzes WO3 nanoklusteru viendabīgais sadalījums tika sintezēts ar jonu apmaiņas-hidrotermisko metodi. Gāzes jutības testa rezultāti parāda, ka WO3 nanoklasterizētajam gāzes sensoram ir zema darba temperatūra, augsta jutība pret acetonu un trimetilamīna un ideāla reakcijas atjaunošanās laiks, atklājot labu materiāla izredzes uzklāšanu.

6. Gāzes sensoru materiāli izmantoti nano titāna dioksīds (TiO2)
Titāna dioksīds (TiO2)Gāzes sensoru materiāliem ir labas termiskās stabilitātes un vienkārša sagatavošanas procesa priekšrocības, un tie pakāpeniski ir kļuvuši par vēl vienu karstu materiālu pētniekiem. Pašlaik pētījumi par Nano-TiO2 gāzes sensoru koncentrējas uz TiO2 sensoru materiālu nanostruktūru un funkcionalizāciju, izmantojot topošo nanotehnoloģiju. Piemēram, pētnieki ir izgatavojuši mikro-nano-mēroga dobas TiO2 šķiedras, izmantojot koaksiālo elektrības elektrību tehnoloģiju. Izmantojot iepriekš sajaukto stagnējošo liesmas tehnoloģiju, krusteniskais elektrods tiek atkārtoti ievietots iepriekš sajauktā stagnējošā liesmā ar titāna tetraisopropoksīdu kā priekšteci, un pēc tam tieši audzēts, lai veidotu porainu membrānu ar TiO2 nanodaļiņām, kas ir jutīga reakcija uz vienlaikus un pielieto to, kas tonizē So2 Nanotube masīvu.

7. Nano oksīda kompozītmateriāli gāzes sensoru materiālam
Nano metāla oksīdu pulveru sensoru materiālu gāzes noteikšanas īpašības var uzlabot, dopinging, kas ne tikai pielāgo materiāla elektrisko vadītspēju, bet arī uzlabo stabilitāti un selektivitāti. Dārgā metāla elementu dopings ir izplatīta metode, un tādus elementus kā Au un AG bieži izmanto kā palīgvielas, lai uzlabotu nano cinka oksīda pulvera gāzes noteikšanas veiktspēju. Nano oksīda kompozītmateriālu gāzes sensoru materiāli galvenokārt ietver PD leģētu SNO2, PT-leģētu γ-Fe2O3 un vairākus elementus, kas pievienoti in2o3 dobu sfēru sensoru materiālu, ko var realizēt, kontrolējot piedevas un sensoru temperatūru, lai izprastu izšķirošu. tādējādi uzlabojot savu jutīgumu pret NO2.

Pašlaik grafēna/nano-metāla oksīda kompozīti ir kļuvuši par karsto punktu gāzes sensora materiālos. Grafēna/SNO2 nanokompozīti ir plaši izmantoti kā amonjaka noteikšana un NO2 sensoru materiāli.