मुख्य सॉलिड-स्टेट गॅस सेन्सर म्हणून, नॅनो मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर गॅस सेन्सर मोठ्या प्रमाणात औद्योगिक उत्पादन, पर्यावरण देखरेख, आरोग्य सेवा आणि इतर क्षेत्रांमध्ये त्यांच्या उच्च संवेदनशीलता, कमी उत्पादन खर्च आणि साध्या सिग्नल मोजमापासाठी मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जातात. सध्या, नॅनो मेटल ऑक्साईड सेन्सिंग मटेरियलच्या गॅस सेन्सिंग गुणधर्मांच्या सुधारणेवरील संशोधन प्रामुख्याने नॅनोसाले मेटल ऑक्साईड्स, जसे की नॅनोस्ट्रक्चर आणि डोपिंग सुधारणेवर लक्ष केंद्रित करते.

नॅनो मेटल ऑक्साईड सेमीकंडक्टर सेन्सिंग मटेरियल प्रामुख्याने एसएनओ 2, झेडएनओ, फे 2 ओ 3, व्हीओ 2, इन 2 ओ 3, डब्ल्यूओ 3, टीआयओ 2 इ.

सध्या, नॅनोट्यूब, नॅनोरोड अ‍ॅरे, नॅनोपोरस झिल्ली इ. सारख्या मोठ्या विशिष्ट पृष्ठभागाच्या क्षेत्रासह संरचित नॅनोमेटेरियल तयार करणे ही मुख्य संशोधनाची दिशा आहे आणि त्यामुळे गॅस शोषण क्षमता आणि गॅस प्रसार दर वाढविण्यासाठी आणि अशा प्रकारे सामग्रीच्या गॅसच्या प्रतिसादाची संवेदनशीलता आणि गती सुधारते. मेटल ऑक्साईडचे मूलभूत डोपिंग किंवा नॅनोकॉम्पोजिट सिस्टमचे बांधकाम, सादर केलेले डोपंट किंवा संमिश्र घटक एक उत्प्रेरक भूमिका बजावू शकतात आणि नॅनोस्ट्रक्चर तयार करण्यासाठी सहाय्यक कॅरियर देखील बनू शकतात, ज्यायोगे संवेदनशील सामग्रीची संपूर्ण गॅस सेन्सिंग कार्यक्षमता सुधारते.

1. गॅस सेन्सिंग मटेरियलने नॅनो टिन ऑक्साईड वापरली (स्नो 2)

टिन ऑक्साईड (स्नो 2) एक प्रकारचा सामान्य संवेदनशील गॅस संवेदनशील सामग्री आहे. त्यात इथेनॉल, एच 2 एस आणि कॉ. सारख्या वायूंची चांगली संवेदनशीलता आहे. त्याची गॅस संवेदनशीलता कण आकार आणि विशिष्ट पृष्ठभागाच्या क्षेत्रावर अवलंबून असते. एसएनओ 2 नॅनोपाऊडरचा आकार नियंत्रित करणे गॅसची संवेदनशीलता सुधारण्याची गुरुकिल्ली आहे.

मेसोपोरस आणि मॅक्रोप्रोरस नॅनो टिन ऑक्साईड पावडरच्या आधारे, संशोधकांनी सीओ ऑक्सिडेशनसाठी उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप असलेल्या जाड-फिल्म सेन्सर तयार केले, ज्याचा अर्थ उच्च गॅस सेन्सिंग क्रियाकलाप आहे. याव्यतिरिक्त, मोठ्या एसएसए, समृद्ध गॅस प्रसार आणि मास ट्रान्सफर चॅनेलमुळे गॅस सेन्सिंग मटेरियलच्या डिझाइनमध्ये नॅनोपोरस स्ट्रक्चर एक हॉट स्पॉट बनली आहे.

2. गॅस सेन्सिंग मटेरियल वापरली नॅनो लोह ऑक्साईड (फे 2 ओ 3)

लोह ऑक्साईड (फे 2 ओ 3)दोन क्रिस्टल फॉर्म आहेत: अल्फा आणि गामा, हे दोन्ही गॅस सेन्सिंग मटेरियल म्हणून वापरले जाऊ शकतात, परंतु त्यातील गॅस सेन्सिंग गुणधर्मांमध्ये मोठे फरक आहेत. α- फे 2 ओ 3 कॉरंडम स्ट्रक्चरशी संबंधित आहे, ज्यांचे भौतिक गुणधर्म स्थिर आहेत. त्याची गॅस सेन्सिंग यंत्रणा पृष्ठभाग नियंत्रित आहे आणि त्याची संवेदनशीलता कमी आहे. γ- फे 2 ओ 3 स्पिनल स्ट्रक्चरशी संबंधित आहे आणि ते मेटास्टेबल आहे. त्याची गॅस सेन्सिंग यंत्रणा मुख्यत: शरीर प्रतिरोधक नियंत्रण आहे. त्यात चांगली संवेदनशीलता आहे परंतु खराब स्थिरता आहे आणि α- फे 2 ओ 3 मध्ये बदलणे आणि गॅसची संवेदनशीलता कमी करणे सोपे आहे.

The current research focuses on optimizing the synthesis conditions to control the morphology of Fe2O3 nanoparticles, and then screening for suitable gas-sensitive materials, such as α-Fe2O3 nanobeams, porous α-Fe2O3 nanorods, monodisperse α-Fe2O3 nanostructures, mesopores α-Fe2O3 nanomaterials, etc.

3. गॅस सेन्सिंग सामग्री वापरली नॅनो झिंक ऑक्साईड (झेडएनओ)
झिंक ऑक्साईड (झेडएनओ)एक विशिष्ट पृष्ठभाग-नियंत्रित गॅस-सेन्सेटिव्ह सामग्री आहे. झेडएनओ-आधारित गॅस सेन्सरमध्ये उच्च ऑपरेटिंग तापमान आणि खराब निवड आहे, ज्यामुळे एसएनओ 2 आणि एफई 2 ओ 3 नॅनोपॉडर्सपेक्षा कमी प्रमाणात वापरले जाते. म्हणूनच, झेडएनओ नॅनोमेटेरियल्सची नवीन रचना तयार करणे, ऑपरेटिंग तापमान कमी करण्यासाठी आणि निवड सुधारण्यासाठी नॅनो-झोनोची डोपिंग सुधारणे ही नॅनो झेनो गॅस सेन्सिंग सामग्रीवरील संशोधनाचे लक्ष आहे.

सध्या, सिंगल क्रिस्टल नॅनो-झ्नो गॅस सेन्सिंग एलिमेंटचा विकास झेडएनओ सिंगल क्रिस्टल नॅनोरोड गॅस सेन्सर सारख्या सीमेवरील दिशानिर्देशांपैकी एक आहे.

4. गॅस सेन्सिंग मटेरियलने नॅनो इंडियम ऑक्साईड वापरली (IN2O3)
इंडियम ऑक्साईड (IN2O3)एक उदयोन्मुख एन-प्रकार सेमीकंडक्टर गॅस सेन्सिंग सामग्री आहे. एसएनओ 2, झेडएनओ, फे 2 ओ 3 इत्यादींच्या तुलनेत, यात विस्तृत बँड अंतर, लहान प्रतिरोधकता आणि उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप आणि सीओ आणि एनओ 2 ची उच्च संवेदनशीलता आहे. नॅनो इन 2 ओ 3 द्वारे प्रतिनिधित्व केलेले सच्छिद्र नॅनोमेटेरियल्स अलीकडील संशोधन हॉटस्पॉट्सपैकी एक आहेत. मेसोपोरस सिलिका टेम्पलेट प्रतिकृतीद्वारे संशोधकांनी मेसोपोरस इन 2 ओ 3 सामग्रीचे संश्लेषण केले. प्राप्त केलेल्या सामग्रीमध्ये 450-650 डिग्री सेल्सियसच्या श्रेणीत चांगली स्थिरता असते, जेणेकरून ते उच्च ऑपरेटिंग तापमान असलेल्या गॅस सेन्सरसाठी योग्य आहेत. ते मिथेनसाठी संवेदनशील आहेत आणि एकाग्रता-संबंधित स्फोट देखरेखीसाठी वापरले जाऊ शकतात.

5. गॅस सेन्सिंग मटेरियल वापरली नॅनो टंगस्टन ऑक्साईड (डब्ल्यूओ 3)
डब्ल्यूओ 3 नॅनो पार्टिकल्सएक संक्रमण मेटल कंपाऊंड सेमीकंडक्टर सामग्री आहे ज्याचा मोठ्या प्रमाणात अभ्यास केला गेला आहे आणि त्याच्या चांगल्या गॅस सेन्सिंग प्रॉपर्टीसाठी अर्ज केला आहे. नॅनो डब्ल्यूओ 3 मध्ये ट्रायक्लिनिक, मोनोक्लिनिक आणि ऑर्थोरहॉम्बिक सारख्या स्थिर संरचना आहेत. संशोधकांनी मेसोपोरस एसआयओ 2 टेम्पलेट म्हणून नॅनो-कास्टिंग पद्धतीने डब्ल्यूओ 3 नॅनो पार्टिकल्स तयार केले. असे आढळले आहे की सरासरी 5 एनएम आकारासह मोनोक्लिनिक डब्ल्यूओ 3 नॅनो पार्टिकल्समध्ये गॅस सेन्सिंगची चांगली कार्यक्षमता चांगली असते आणि एनओ 2 च्या डब्ल्यूओ 3 नॅनो पार्टिकल्सच्या इलेक्ट्रोफोरेटिक जमा करून प्राप्त केलेल्या सेन्सर जोड्यांना जास्त प्रतिसाद आहे.

हेक्सागोनल फेज डब्ल्यूओ 3 नॅनोक्लस्टरचे एकसंध वितरण आयन एक्सचेंज-हायड्रोथर्मल पद्धतीने एकत्रित केले गेले. गॅस संवेदनशीलता चाचणी निकाल दर्शविते की डब्ल्यूओ 3 नॅनोक्लस्टर्ड गॅस सेन्सरमध्ये कमी ऑपरेटिंग तापमान आहे, एसीटोन आणि ट्रायमेथिलेमाइन आणि आदर्श प्रतिसाद पुनर्प्राप्ती वेळ उच्च संवेदनशीलता आहे, ज्यामुळे सामग्रीची चांगली अनुप्रयोगांची शक्यता आहे.

6. गॅस सेन्सिंग मटेरियलने नॅनो टायटॅनियम डायऑक्साइड वापरली (टीआयओ 2)
टायटॅनियम डायऑक्साइड (टीआयओ 2)गॅस सेन्सिंग मटेरियलमध्ये चांगली थर्मल स्थिरता आणि सोपी तयारी प्रक्रियेचे फायदे आहेत आणि हळूहळू संशोधकांसाठी आणखी एक गरम सामग्री बनली आहे. सध्या, नॅनो-टीआयओ 2 गॅस सेन्सरवरील संशोधनात उदयोन्मुख नॅनोटेक्नॉलॉजीचा वापर करून टीआयओ 2 सेन्सिंग सामग्रीच्या नॅनोस्ट्रक्चर आणि फंक्शनलायझेशनवर लक्ष केंद्रित केले आहे. उदाहरणार्थ, संशोधकांनी कोएक्सियल इलेक्ट्रोस्पिनिंग तंत्रज्ञानाद्वारे मायक्रो-नॅनो-स्केल पोकळ टीओ 2 तंतू बनविले आहेत. प्रीमिक्स्ड स्टॅगंट फ्लेम तंत्रज्ञानाचा वापर करून, क्रॉस इलेक्ट्रोड वारंवार टायटॅनियम टेट्रायसोप्रोपोक्साईडसह प्रीमिक्स्ड स्टॅगंट फ्लेममध्ये वारंवार पूर्ववर्ती म्हणून ठेवला जातो आणि नंतर थेट टीआयओ 2 नॅनोपार्टिकल्ससह सच्छिद्र पडदा तयार करण्यासाठी वाढविला जातो, जो सीओला टीके नॉटो 2 नॉटो 2 ने वाढवितो.

7. गॅस सेन्सिंग मटेरियलसाठी नॅनो ऑक्साईड कंपोझिट
नॅनो मेटल ऑक्साईड पावडर सेन्सिंग मटेरियलचे गॅस सेन्सिंग गुणधर्म डोपिंगद्वारे सुधारले जाऊ शकतात, जे केवळ सामग्रीच्या विद्युत चालकता समायोजित करत नाहीत तर स्थिरता आणि निवड देखील सुधारतात. मौल्यवान धातूंच्या घटकांची डोपिंग ही एक सामान्य पद्धत आहे आणि एयू आणि एजी सारख्या घटकांचा वापर नॅनो झिंक ऑक्साईड पावडरची गॅस सेन्सिंग कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी डोपंट्स म्हणून केला जातो. नॅनो ऑक्साईड कंपोझिट गॅस सेन्सिंग मटेरियलमध्ये प्रामुख्याने पीडी डोप्ड एसएनओ 2, पीटी-डोप्ड γ- फे 2 ओ 3 आणि मल्टी-एलिमेंट जोडले गेले 2 ओ 3 पोकळ गोल्ड सेन्सिंग मटेरियल, जे एनएच 3, एच 2 एस आणि कॉ. च्या सुधारित करते, याव्यतिरिक्त, अ‍ॅडिटिव्ह्ज नियंत्रित करणे आणि संवेदनशील तापमानात, तसेच पीओआरडीच्या तुलनेत पीक आहे, तसेच पीओआरएसच्या तुलनेत व्हो 3, व्हो 3, व्हो 3 पीओआरडी आहे. चित्रपट, त्याद्वारे एनओ 2 मध्ये त्याची संवेदनशीलता सुधारते.

सध्या, ग्राफीन/नॅनो-मेटल ऑक्साईड कंपोझिट गॅस सेन्सर सामग्रीमध्ये हॉटस्पॉट बनले आहेत. ग्रॅफिन/स्नो 2 नॅनोकॉम्पोसिट्सचा मोठ्या प्रमाणात अमोनिया शोध आणि एनओ 2 सेन्सिंग मटेरियल म्हणून वापर केला गेला आहे.