मुख्य सॉलिड-स्टेट गॅस सेन्सर म्हणून, नॅनो मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर गॅस सेन्सर औद्योगिक उत्पादन, पर्यावरण निरीक्षण, आरोग्य सेवा आणि इतर क्षेत्रांमध्ये त्यांची उच्च संवेदनशीलता, कमी उत्पादन खर्च आणि साधे सिग्नल मापन यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.सध्या, नॅनो मेटल ऑक्साईड संवेदन सामग्रीच्या गॅस संवेदन गुणधर्मांच्या सुधारणेवर संशोधन मुख्यत्वे नॅनोस्केल मेटल ऑक्साईड्सच्या विकासावर केंद्रित आहे, जसे की नॅनोस्ट्रक्चर आणि डोपिंग बदल.

नॅनो मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर सेन्सिंग मटेरियल प्रामुख्याने SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, इ. सेन्सर घटक अजूनही सर्वात जास्त वापरले जाणारे प्रतिरोधक वायू सेन्सर्स आहेत, नॉन-रेझिस्टिव्ह गॅस सेन्सर देखील अधिक वेगाने विकसित केले जात आहेत.

सध्या, मुख्य संशोधन दिशा म्हणजे नॅनोट्यूब, नॅनोरॉड अॅरे, नॅनोपोरस मेम्ब्रेन्स इत्यादी मोठ्या विशिष्ट पृष्ठभागाच्या क्षेत्रासह संरचित नॅनोमटेरियल्स तयार करणे, वायू शोषण क्षमता आणि वायू प्रसार दर वाढवणे आणि त्यामुळे संवेदनशीलता आणि प्रतिसादाची गती सुधारणे. साहित्याचा गॅस करण्यासाठी.मेटल ऑक्साईडचे मूलभूत डोपिंग, किंवा नॅनोकॉम्पोझिट सिस्टमचे बांधकाम, सादर केलेले डोपेंट किंवा संमिश्र घटक उत्प्रेरक भूमिका बजावू शकतात आणि नॅनोस्ट्रक्चरच्या निर्मितीसाठी सहायक वाहक देखील बनू शकतात, ज्यामुळे संवेदनाच्या एकूण गॅस सेन्सिंग कार्यक्षमतेत सुधारणा होते. साहित्य

1. नॅनो टिन ऑक्साईड (SnO2) वापरलेले गॅस सेन्सिंग साहित्य

टिन ऑक्साईड (SnO2) ही एक प्रकारची सामान्य संवेदनशील वायू संवेदनशील सामग्री आहे.त्याची इथेनॉल, H2S आणि CO सारख्या वायूंसाठी चांगली संवेदनशीलता आहे. त्याची वायू संवेदनशीलता कणांच्या आकारावर आणि पृष्ठभागाच्या विशिष्ट क्षेत्रावर अवलंबून असते.SnO2 नॅनोपावडरचा आकार नियंत्रित करणे ही गॅस संवेदनशीलता सुधारण्याची गुरुकिल्ली आहे.

मेसोपोरस आणि मॅक्रोपोरस नॅनो टिन ऑक्साईड पावडरवर आधारित, संशोधकांनी जाड-फिल्म सेन्सर तयार केले ज्यात CO ऑक्सिडेशनसाठी उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप आहे, म्हणजे उच्च वायू संवेदन क्रियाकलाप.याव्यतिरिक्त, मोठ्या SSA, समृद्ध गॅस प्रसार आणि मास ट्रान्सफर चॅनेलमुळे नॅनोपोरस संरचना गॅस संवेदन सामग्रीच्या डिझाइनमध्ये एक हॉट स्पॉट बनली आहे.

2. नॅनो आयर्न ऑक्साईड (Fe2O3) वापरलेले गॅस सेन्सिंग साहित्य

लोह ऑक्साईड (Fe2O3)दोन क्रिस्टल फॉर्म आहेत: अल्फा आणि गॅमा, जे दोन्ही गॅस संवेदन सामग्री म्हणून वापरले जाऊ शकतात, परंतु त्यांच्या गॅस संवेदन गुणधर्मांमध्ये मोठे फरक आहेत.α-Fe2O3 कॉरंडम रचनेशी संबंधित आहे, ज्याचे भौतिक गुणधर्म स्थिर आहेत.त्याची गॅस सेन्सिंग यंत्रणा पृष्ठभाग नियंत्रित आहे, आणि त्याची संवेदनशीलता कमी आहे.γ-Fe2O3 स्पिनल रचनेशी संबंधित आहे आणि मेटास्टेबल आहे.त्याची गॅस सेन्सिंग यंत्रणा मुख्यत्वे शरीरावरील प्रतिकार नियंत्रण आहे. यात चांगली संवेदनशीलता आहे परंतु स्थिरता कमी आहे, आणि α-Fe2O3 मध्ये बदलणे आणि गॅस संवेदनशीलता कमी करणे सोपे आहे.

सध्याचे संशोधन Fe2O3 नॅनोकणांचे आकारविज्ञान नियंत्रित करण्यासाठी संश्लेषण परिस्थिती अनुकूल करण्यावर लक्ष केंद्रित करते, आणि नंतर α-Fe2O3 नॅनोबीम्स, सच्छिद्र α-Fe2O3 नॅनोरोड्स, मोनोडिस्पर्स α-Fe2O3, meF2O3 नॅनोस्ट्रक्चर्स सारख्या वायू-संवेदनशील सामग्रीची तपासणी करणे. नॅनोमटेरियल इ.

3. नॅनो झिंक ऑक्साईड (ZnO) वापरलेले गॅस सेन्सिंग साहित्य
झिंक ऑक्साईड (ZnO)ही एक सामान्य पृष्ठभाग-नियंत्रित वायू-संवेदनशील सामग्री आहे.ZnO-आधारित गॅस सेन्सरमध्ये उच्च ऑपरेटिंग तापमान आणि खराब निवडकता आहे, ज्यामुळे तो SnO2 आणि Fe2O3 नॅनोपावडरपेक्षा खूपच कमी प्रमाणात वापरला जातो.म्हणून, ZnO नॅनोमटेरियल्सची नवीन रचना तयार करणे, ऑपरेटिंग तापमान कमी करण्यासाठी आणि निवडकता सुधारण्यासाठी नॅनो-ZnO चे डोपिंग बदल हे नॅनो ZnO गॅस संवेदन सामग्रीवरील संशोधनाचे केंद्र आहे.

सध्या, सिंगल क्रिस्टल नॅनो-झेडएनओ गॅस सेन्सिंग एलिमेंटचा विकास हा सीमावर्ती दिशांपैकी एक आहे, जसे की ZnO सिंगल क्रिस्टल नॅनोरोड गॅस सेन्सर्स.

4. नॅनो इंडियम ऑक्साईड (In2O3) वापरलेले गॅस सेन्सिंग साहित्य
इंडियम ऑक्साईड (In2O3)एक उदयोन्मुख n-प्रकार सेमीकंडक्टर गॅस सेन्सिंग मटेरियल आहे.SnO2, ZnO, Fe2O3, इ. च्या तुलनेत, यात विस्तृत बँड अंतर, लहान प्रतिरोधकता आणि उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप आणि CO आणि NO2 साठी उच्च संवेदनशीलता आहे.नॅनो In2O3 द्वारे प्रस्तुत सच्छिद्र नॅनोमटेरियल्स हे अलीकडील संशोधन हॉटस्पॉट्सपैकी एक आहेत.संशोधकांनी मेसोपोरस सिलिका टेम्पलेट प्रतिकृतीद्वारे ऑर्डर केलेल्या मेसोपोरस In2O3 सामग्रीचे संश्लेषण केले.प्राप्त केलेल्या सामग्रीमध्ये 450-650 °C च्या श्रेणीमध्ये चांगली स्थिरता असते, म्हणून ते उच्च ऑपरेटिंग तापमानासह गॅस सेन्सरसाठी योग्य असतात.ते मिथेनसाठी संवेदनशील असतात आणि एकाग्रता-संबंधित स्फोट निरीक्षणासाठी वापरले जाऊ शकतात.

5. नॅनो टंगस्टन ऑक्साईड (WO3) वापरलेले गॅस सेन्सिंग साहित्य
WO3 नॅनोकणएक संक्रमण धातू संयुग अर्धसंवाहक सामग्री आहे ज्याचा मोठ्या प्रमाणावर अभ्यास केला गेला आहे आणि त्याच्या चांगल्या वायू संवेदन गुणधर्मासाठी लागू केला गेला आहे.नॅनो WO3 मध्ये ट्रायक्लिनिक, मोनोक्लिनिक आणि ऑर्थोरोम्बिक सारख्या स्थिर संरचना आहेत.संशोधकांनी टेम्प्लेट म्हणून मेसोपोरस SiO2 वापरून नॅनो-कास्टिंग पद्धतीने WO3 नॅनोकण तयार केले.असे आढळून आले की 5 nm च्या सरासरी आकाराच्या मोनोक्लिनिक WO3 नॅनोकणांची वायू संवेदन कार्यक्षमता चांगली आहे आणि WO3 नॅनोकणांच्या इलेक्ट्रोफोरेटिक डिपॉझिशनद्वारे प्राप्त झालेल्या सेन्सर जोड्यांमध्ये NO2 ची कमी सांद्रता उच्च प्रतिसाद आहे.

हेक्सागोनल फेज WO3 नॅनोक्लस्टरचे एकसंध वितरण आयन एक्सचेंज-हायड्रोथर्मल पद्धतीद्वारे संश्लेषित केले गेले.वायू संवेदनशीलता चाचणी परिणाम दर्शवितात की WO3 नॅनोक्लस्टर गॅस सेन्सरमध्ये कमी ऑपरेटिंग तापमान, एसीटोन आणि ट्रायमेथिलामाइनसाठी उच्च संवेदनशीलता आणि आदर्श प्रतिसाद पुनर्प्राप्ती वेळ आहे, ज्यामुळे सामग्रीच्या चांगल्या वापराची शक्यता दिसून येते.

6. नॅनो टायटॅनियम डायऑक्साइड (TiO2) वापरलेले गॅस सेन्सिंग साहित्य
टायटॅनियम डायऑक्साइड (TiO2)गॅस संवेदन सामग्रीमध्ये चांगली थर्मल स्थिरता आणि सोपी तयारी प्रक्रियेचे फायदे आहेत आणि हळूहळू संशोधकांसाठी आणखी एक गरम सामग्री बनली आहे.सध्या, नॅनो-TiO2 गॅस सेन्सरवरील संशोधन उदयोन्मुख नॅनो तंत्रज्ञानाचा वापर करून TiO2 संवेदन सामग्रीच्या नॅनोस्ट्रक्चर आणि कार्यक्षमतेवर लक्ष केंद्रित करते.उदाहरणार्थ, संशोधकांनी कोएक्सियल इलेक्ट्रोस्पिनिंग तंत्रज्ञानाद्वारे सूक्ष्म-नॅनो-स्केल पोकळ TiO2 तंतू बनवले आहेत.प्रिमिक्स्ड स्टॅगनंट फ्लेम तंत्रज्ञानाचा वापर करून, क्रॉस इलेक्ट्रोडला टायटॅनियम टेट्रायसोप्रोपॉक्साइडसह प्रिमिक्स्ड स्टॅग्नंट फ्लेममध्ये वारंवार ठेवला जातो आणि नंतर तो थेट TiO2 नॅनोपार्टिकल्ससह सच्छिद्र झिल्ली तयार करण्यासाठी वाढतो, जो CO ला संवेदनशील प्रतिसाद असतो. एनोडायझेशनद्वारे नॅनोट्यूब अॅरे आणि SO2 शोधण्यासाठी ते लागू करते.

7. वायू संवेदन सामग्रीसाठी नॅनो ऑक्साईड संमिश्र
नॅनो मेटल ऑक्साईड पावडर सेन्सिंग सामग्रीचे गॅस संवेदन गुणधर्म डोपिंगद्वारे सुधारले जाऊ शकतात, जे केवळ सामग्रीची विद्युत चालकता समायोजित करत नाही तर स्थिरता आणि निवडकता देखील सुधारते.मौल्यवान धातूच्या घटकांचे डोपिंग ही एक सामान्य पद्धत आहे आणि नॅनो झिंक ऑक्साईड पावडरची गॅस सेन्सिंग कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी Au आणि Ag सारख्या घटकांचा वापर डोपंट म्हणून केला जातो.नॅनो ऑक्साईड संमिश्र वायू संवेदन सामग्रीमध्ये प्रामुख्याने Pd doped SnO2, Pt-doped γ-Fe2O3, आणि बहु-घटक जोडलेले In2O3 पोकळ गोलाकार संवेदन साहित्य समाविष्ट आहे, जे NH3, H2S आणि CO च्या निवडक शोधासाठी अॅडिटीव्ह नियंत्रित करून आणि तापमान संवेदनाद्वारे साकार केले जाऊ शकते. याशिवाय, WO3 नॅनो फिल्म WO3 फिल्मच्या सच्छिद्र पृष्ठभागाची रचना सुधारण्यासाठी V2O5 च्या थराने सुधारित केली जाते, ज्यामुळे त्याची NO2 ची संवेदनशीलता सुधारते.

सध्या, गॅस सेन्सर सामग्रीमध्ये ग्राफीन/नॅनो-मेटल ऑक्साईड कंपोझिट हॉटस्पॉट बनले आहेत.ग्राफीन/SnO2 नॅनोकॉम्पोझिट्सचा वापर अमोनिया शोधण्यासाठी आणि NO2 संवेदन सामग्री म्हणून मोठ्या प्रमाणावर केला गेला आहे.