Som hovedfaststoffgasssensorer er nanometalloksid-halvledergasssensorer mye brukt i industriell produksjon, miljøovervåking, helsevesen og andre felt for deres høye følsomhet, lave produksjonskostnader og enkle signalmålinger.For tiden fokuserer forskning på forbedring av gassfølende egenskaper til nanometalloksid-sensormaterialer hovedsakelig på utvikling av nanoskala metalloksider, for eksempel nanostruktur og dopingmodifikasjon.

Nanometalloksid-halvledersensorer er hovedsakelig SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, etc. Sensorkomponentene er fortsatt de mest brukte resistive gasssensorene, ikke-resistive gasssensorer utvikles også raskere.

For tiden er hovedforskningsretningen å forberede strukturerte nanomaterialer med stort spesifikt overflateareal, slik som nanorør, nanorod-arrayer, nanoporøse membraner, etc. for å øke gassadsorpsjonskapasiteten og gassdiffusjonshastigheten, og dermed forbedre følsomheten og responshastigheten til gass av materialene.Den elementære dopingen av metalloksidet, eller konstruksjonen av nanokomposittsystemet, det innførte dopemiddelet eller komposittkomponentene kan spille en katalytisk rolle, og kan også bli en hjelpebærer for å konstruere nanostrukturen, og derved forbedre den totale gassensingytelsen til sensoren materialer.

1. Gasssensormaterialer brukt Nano Tin Oxide (SnO2)

Tinnoksid (SnO2) er et slags generelt sensitivt gasssensitivt materiale.Den har god følsomhet for gasser som etanol, H2S og CO. Gassfølsomheten avhenger av partikkelstørrelsen og spesifikke overflatearealer.Å kontrollere størrelsen på SnO2 nanopowder er nøkkelen til å forbedre gassens følsomhet.

Basert på mesoporøst og makroporøst nanotinnoksidpulver, utarbeidet forskerne tykkfilmsensorer som har høyere katalytisk aktivitet for CO-oksidasjon, noe som betyr høyere gasssensoraktivitet.I tillegg har den nanoporøse strukturen blitt et hot spot i utformingen av gasssensormaterialer på grunn av dens store SSA, rike gassdiffusjon og masseoverføringskanaler.

2. Gasssensormaterialer brukt Nanojernoksid (Fe2O3)

Jernoksid (Fe2O3)har to krystallformer: alfa og gamma, som begge kan brukes som gasssensormaterialer, men gasssensoregenskapene til dem har store forskjeller.α-Fe2O3 tilhører korundstruktur, hvis fysiske egenskaper er stabile.Gasssensormekanismen er overflatekontrollert, og følsomheten er lav.γ-Fe2O3 tilhører spinellstrukturen og er metastabil.Gasssensormekanismen er hovedsakelig kroppsmotstandskontroll. Den har god følsomhet, men dårlig stabilitet, og er lett å endre til α-Fe2O3 og redusere gassfølsomheten.

Den nåværende forskningen fokuserer på å optimalisere syntesebetingelsene for å kontrollere morfologien til Fe2O3 nanopartikler, og deretter screening for egnede gasssensitive materialer, slik som α-Fe2O3 nanostråler, porøse α-Fe2O3 nanoroder, monodisperse α-Fe2O3 nanostrukturer, mesoporer α-Fe2O3 nanomaterialer osv.

3. Gasssensormaterialer brukt nano sinkoksid (ZnO)
Sinkoksid (ZnO)er et typisk overflatekontrollert gassfølsomt materiale.Den ZnO-baserte gasssensoren har høy driftstemperatur og dårlig selektivitet, noe som gjør den langt mindre utbredt enn SnO2 og Fe2O3 nanopulver.Derfor er utarbeidelsen av ny struktur av ZnO-nanomaterialer, dopingmodifisering av nano-ZnO for å redusere driftstemperaturen og forbedre selektiviteten i fokus for forskning på nano-ZnO-gassfølende materialer.

For tiden er utviklingen av enkeltkrystall nano-ZnO gassfølende element en av grenseretningene, for eksempel ZnO enkeltkrystall nanorod-gasssensorer.

4. Gasssensormaterialer brukt Nano Indium Oxide (In2O3)
Indiumoksid (In2O3)er et fremvoksende n-type halvledergasssensormateriale.Sammenlignet med SnO2, ZnO, Fe2O3, etc., har den et bredt båndgap, liten resistivitet og høy katalytisk aktivitet, og høy følsomhet for CO og NO2.Porøse nanomaterialer representert av nano In2O3 er en av de nyere forskningshotspotene.Forskerne syntetiserte bestilte mesoporøse In2O3-materialer ved hjelp av mesoporøs silikamalreplikasjon.De oppnådde materialene har god stabilitet i området 450-650 °C, så de er egnet for gasssensorer med høyere driftstemperaturer.De er følsomme for metan og kan brukes til konsentrasjonsrelatert eksplosjonsovervåking.

5. Gasssensormaterialer brukt Nano Tungsten Oxide (WO3)
WO3 nanopartiklerer et overgangsmetall sammensatt halvledermateriale som har blitt mye studert og brukt for sin gode gassfølende egenskap.Nano WO3 har stabile strukturer som triklinisk, monoklinisk og ortorhombisk.Forskerne forberedte WO3-nanopartikler ved hjelp av nano-støpemetoden ved å bruke mesoporøs SiO2 som mal.Det ble funnet at de monokliniske WO3 nanopartikler med en gjennomsnittlig størrelse på 5 nm har bedre gassensing ytelse, og sensorparene oppnådd ved elektroforetisk avsetning av WO3 nanopartikler Lave konsentrasjoner av NO2 har høy respons.

Den homogene fordelingen av heksagonal fase WO3 nanoclustre ble syntetisert ved ionebytte-hydrotermisk metode.Gassfølsomhetstestresultatene viser at WO3 nanoclustered gasssensoren har lav driftstemperatur, høy følsomhet for aceton og trimetylamin og ideell responsgjenopprettingstid, noe som avslører en god bruksutsikter for materialet.

6. Gasssensormaterialer brukt Nano-titandioksid (TiO2)
Titandioksid (TiO2)gassfølende materialer har fordelene med god termisk stabilitet og enkel forberedelsesprosess, og har etter hvert blitt et annet varmt materiale for forskere.For tiden fokuserer forskningen på nano-TiO2-gasssensor på nanostrukturen og funksjonaliseringen av TiO2-sensormaterialer ved å bruke fremvoksende nanoteknologi.For eksempel har forskere laget hule TiO2-fibre i mikro-nanoskala ved hjelp av koaksial elektrospinningsteknologi.Ved å bruke den forhåndsblandede stillestående flamme-teknologien plasseres krysselektroden gjentatte ganger i en forhåndsblandet stillestående flamme med titantetraisopropoksid som forløper, og deretter dyrkes direkte for å danne den porøse membranen med TiO2 nanopartikler, som er følsom respons på CO. Samtidig vokser den bestilte TiO2 nanorørarray ved anodisering og bruker den til deteksjon av SO2.

7. Nanooksidkompositter for gasssensormateriale
Gassfølingsegenskapene til nanometalloksidpulvers sensingmaterialer kan forbedres ved doping, som ikke bare justerer den elektriske ledningsevnen til materialet, men også forbedrer stabiliteten og selektiviteten.Doping av edelt metallelementer er en vanlig metode, og elementer som Au og Ag brukes ofte som dopingmidler for å forbedre gassensing-ytelsen til nano-sinkoksidpulver.Nanooksidkomposittgasssensormaterialer inkluderer hovedsakelig Pd-dotert SnO2, Pt-dopet γ-Fe2O3 og flerelementtilsatt In2O3 hulkulesensormateriale, som kan realiseres ved å kontrollere tilsetningsstoffer og måle temperatur for å realisere elektiv deteksjon av NH3, H2S og CO I tillegg er WO3 nanofilm modifisert med et lag av V2O5 for å forbedre den porøse overflatestrukturen til WO3-film, og dermed forbedre dens følsomhet overfor NO2.

For tiden har grafen/nano-metalloksidkompositter blitt et hotspot i gasssensormaterialer.Grafen/SnO2 nanokompositter har blitt mye brukt som ammoniakkdeteksjon og NO2-sensormaterialer.