Als hoofdgassensoren vaste staten worden nanometaaloxide-halfgeleidersensoren veel gebruikt in industriële productie, milieumonitoring, gezondheidszorg en andere velden voor hun hoge gevoeligheid, lage productiekosten en eenvoudige signaalmeting. Momenteel is onderzoek naar de verbetering van de eigenschappen van gasdetectie van nanometaaloxide -detectiematerialen voornamelijk gericht op de ontwikkeling van metaaloxiden op nanoschaal, zoals nanostructuur en doping -modificatie.

Nano metaaloxide halfgeleider-detectiematerialen zijn voornamelijk SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, enz. De sensorcomponenten zijn nog steeds de meest gebruikte resistieve gassensoren, niet-resistieve gassensoren worden ook sneller ontwikkeld.

Momenteel is de belangrijkste onderzoeksrichting om gestructureerde nanomaterialen te bereiden met een groot specifiek oppervlak, zoals nanobuisjes, nanorod -arrays, nanoporeuze membranen, enz. Om de gasadsorptiecapaciteit en de gasdiffusiesnelheid te vergroten, en dus de gevoeligheid en snelheid van respons en respons op gas van de materialen te verbeteren. De elementaire dotering van het metaaloxide, of de constructie van het nanocomposietsysteem, de geïntroduceerde dopant- of composietcomponenten kunnen een katalytische rol spelen en kunnen ook een hulpdrager worden voor het construeren van de nanostructuur, waardoor de algehele gasgevoelingsprestaties van het detectiemateriaal worden verbeterd.

1. Gasdetectiematerialen gebruikten nano tinoxide (SNO2)

Tinoxide (Sno2) is een soort algemene gevoelig gasgevoelig materiaal. Het heeft een goede gevoeligheid voor gassen zoals ethanol, H2S en CO. De gasgevoeligheid is afhankelijk van de deeltjesgrootte en het specifieke oppervlak. Het regelen van de grootte van SNO2 Nanopowder is de sleutel tot het verbeteren van de gasgevoeligheid.

Gebaseerd op mesoporeuze en macroporeuze nanobandoxidepoeders, bereidden de onderzoekers dikke filmsensoren met een hogere katalytische activiteit voor CO-oxidatie, wat een hogere gasdetectieactiviteit betekent. Bovendien is de nanoporeuze structuur een hotspot geworden in het ontwerp van gasdetectiematerialen vanwege de grote SSA, rijke gasdiffusie en massaoverdrachtskanalen.

2. Gasdetectiematerialen gebruikten nano -ijzeroxide (Fe2O3)

IJzeroxide (Fe2O3)Heeft twee kristalvormen: alfa en gamma, die beide kunnen worden gebruikt als gasdetectiematerialen, maar de gasdetectie -eigenschappen daarvan hebben grote verschillen. α-Fe2O3 behoort tot de korundstructuur, waarvan de fysieke eigenschappen stabiel zijn. Het gasdetectiemechanisme is oppervlaktestuur en de gevoeligheid is laag. γ-Fe2O3 behoort tot de spinelstructuur en is metastabiel. Het gasdetectiemechanisme is voornamelijk controle van de lichaamsweerstand. Het heeft een goede gevoeligheid maar slechte stabiliteit en is gemakkelijk te veranderen in a-Fe2O3 en de gasgevoeligheid te verminderen.

Het huidige onderzoek richt zich op het optimaliseren van de synthese-voorwaarden om de morfologie van FE2O3-nanodeeltjes te regelen, en vervolgens screening op geschikte gasgevoelige materialen, zoals a-Fe2O3 nanobreams, poreuze a-fe2o3 nanorods, monodisperse α-fe2o3 nanostructuren, mesopores a-fe2o3 nanomateri en etco's enz.

3. Gasdetectiematerialen gebruikten nano zinkoxide (ZnO)
Zinkoxide (ZnO)is een typisch oppervlaktegestuurd gasgevoelig materiaal. De op ZnO gebaseerde gassensor heeft een hoge bedrijfstemperatuur en een slechte selectiviteit, waardoor deze veel minder veel wordt gebruikt dan SNO2 en Fe2O3 nanopowders. Daarom is de bereiding van de nieuwe structuur van ZnO-nanomaterialen, doping-modificatie van nano-ZnO om de bedrijfstemperatuur te verminderen en de selectiviteit te verbeteren, de focus van onderzoek naar nano ZnO gasdetectiematerialen.

Momenteel is de ontwikkeling van single crystal nano-zno gasdetectie-element een van de grensrichtingen, zoals ZnO single crystal nanorodgassensoren.

4. Gasdetectiematerialen gebruikten nano indiumoxide (in2O3)
Indiumoxide (in2O3)is een opkomend N-type halfgeleider gasdetectiemateriaal. Vergeleken met SNO2, ZnO, Fe2O3, enz., Heeft het brede bandafstand, kleine weerstand en hoge katalytische activiteit en hoge gevoeligheid voor CO en NO2. Poreuze nanomaterialen vertegenwoordigd door Nano IN2O3 zijn een van de recente onderzoekshotspots. De onderzoekers gesynthetiseerden geordende mesoporeuze In2O3 -materialen door middel van mesoporeuze siliciumsjabloonreplicatie. De verkregen materialen hebben een goede stabiliteit in het bereik van 450-650 ° C, dus ze zijn geschikt voor gassensoren met hogere bedrijfstemperaturen. Ze zijn gevoelig voor methaan en kunnen worden gebruikt voor concentratiegerelateerde explosiemonitoring.

5. Gasdetectiematerialen gebruikten nano wolfraamoxide (WO3)
WO3 nanodeeltjesis een overgangsmetaalverbinding halfgeleidermateriaal dat op grote schaal is bestudeerd en toegepast voor zijn goede eigenschap van gasdetectie. Nano WO3 heeft stabiele structuren zoals triclinisch, monoklinisch en orthorhombisch. De onderzoekers bereidden WO3-nanodeeltjes op basis van nano-casting-methode met behulp van mesoporeuze SiO2 als sjabloon. Het bleek dat de monoklinische WO3 -nanodeeltjes met een gemiddelde grootte van 5 nm een ​​betere gasdetectieprestaties hebben, en de sensorparen verkregen door elektroforetische afzetting van WO3 -nanodeeltjes lage concentraties van NO2 hebben een hoge respons.

De homogene verdeling van zeshoekige fase WO3-nanoclusters werd gesynthetiseerd door ionenuitwisseling-hydrothermische methode. De testresultaten van de gasgevoeligheid tonen aan dat de WO3 -nanoclusteredgassensor een lage bedrijfstemperatuur heeft, een hoge gevoeligheid voor aceton en trimethylamine en ideale responshersteltijd, wat een goed toepassingsperspectief van het materiaal onthult.

6. Gasdetectiematerialen gebruikten nano titaniumdioxide (TiO2)
Titaniumdioxide (TiO2)Gasdetectiematerialen hebben de voordelen van een goede thermische stabiliteit en een eenvoudig bereidingsproces en zijn geleidelijk een ander heet materiaal voor onderzoekers. Momenteel richt het onderzoek naar nano-TiO2-gassensor zich op de nanostructuur en functionalisering van TiO2-detectiematerialen met behulp van opkomende nanotechnologie. Onderzoekers hebben bijvoorbeeld Micro-nano-schaal holle TiO2-vezels gemaakt door coaxiale elektrospinning-technologie. Met behulp van de voorgemengde stagnerende vlamtechnologie wordt de kruiselektrode herhaaldelijk in een voorgemengde stagnerende vlam geplaatst met titanium tetraisopropoxide als de voorloper, en vervolgens direct gekweekt om het poreuze membraan te vormen met TiO2 nanodeeltjes, die gelijktijdig de geordende tiO2 nanotube -arrays groeit door een to -so2.

7. Nano -oxide -composieten voor gasdetectiemateriaal
De gasdetectie -eigenschappen van waarnemingsmaterialen van nanometaaloxiden kunnen worden verbeterd door doping, die niet alleen de elektrische geleidbaarheid van het materiaal aanpassen, maar ook de stabiliteit en selectiviteit verbetert. Doping van edelmetaalelementen is een gemeenschappelijke methode en elementen zoals AU en AG worden vaak gebruikt als doteermiddelen om de gasdetectieprestaties van nano -zinkoxidepoeder te verbeteren. Nano-oxide-composietgasdetectiematerialen omvatten voornamelijk PD-gedoteerde SNO2, PT-gedoteerde γ-FE2O3 en multi-element toegevoegd In2O3 Hollow Sphere-detectiemateriaal, dat kan worden gerealiseerd door additieven te regelen en detectietemperatuur te realiseren Electieve Detectie van NH3, H2S en CO. Intoegang, Wo3 Nano Film is gemodificeerd met een Layer Surface-structuur WO3 -film, waardoor de gevoeligheid voor NO2 wordt verbeterd.

Momenteel zijn grafeen/nano-metaaloxide-composieten een hotspot geworden in gassensormaterialen. Grafeen/SNO2 nanocomposieten zijn veel gebruikt als ammoniakdetectie en NO2 -detectiematerialen.