Como principais sensores de gás de estado sólido, os sensores de gás semicondutores de óxido de metal nano são amplamente utilizados na produção industrial, monitoramento ambiental, saúde e outros campos por sua alta sensibilidade, baixo custo de fabricação e medição de sinal simples.Atualmente, a pesquisa sobre a melhoria das propriedades de detecção de gás de materiais de detecção de óxido de metal nano concentra-se principalmente no desenvolvimento de óxidos de metal em nanoescala, como nanoestrutura e modificação de dopagem.

Os materiais de detecção de semicondutores de óxido de nanometal são principalmente SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, etc.

Atualmente, a principal direção de pesquisa é preparar nanomateriais estruturados com grande área de superfície específica, como nanotubos, matrizes de nanorods, membranas nanoporosas, etc. ao gás dos materiais.A dopagem elementar do óxido metálico ou a construção do sistema nanocompósito, o dopante introduzido ou os componentes compostos podem desempenhar um papel catalítico e também podem se tornar um transportador auxiliar para a construção da nanoestrutura, melhorando assim o desempenho geral de detecção de gás do sensor materiais.

1. Materiais de detecção de gás usados ​​Nano Óxido de Estanho (SnO2)

Óxido de estanho (SnO2) é um tipo de material sensível a gás sensível em geral.Possui boa sensibilidade a gases como etanol, H2S e CO. Sua sensibilidade a gases depende do tamanho da partícula e da área superficial específica.Controlar o tamanho do nanopó de SnO2 é a chave para melhorar a sensibilidade do gás.

Com base em pós de nano óxido de estanho mesoporosos e macroporosos, os pesquisadores prepararam sensores de filme espesso que possuem maior atividade catalítica para oxidação de CO, o que significa maior atividade de detecção de gás.Além disso, a estrutura nanoporosa tornou-se um ponto quente no projeto de materiais de detecção de gás devido ao seu grande SSA, rica difusão de gás e canais de transferência de massa.

2. Materiais de detecção de gás usados ​​Nano óxido de ferro (Fe2O3)

Óxido de ferro (Fe2O3)tem duas formas cristalinas: alfa e gama, ambas podem ser usadas como materiais de detecção de gás, mas as propriedades de detecção de gás têm grandes diferenças.α-Fe2O3 pertence à estrutura do corindo, cujas propriedades físicas são estáveis.Seu mecanismo de detecção de gás é controlado pela superfície e sua sensibilidade é baixa.γ-Fe2O3 pertence à estrutura do espinélio e é metaestável.Seu mecanismo de detecção de gás é principalmente o controle de resistência do corpo. Tem boa sensibilidade, mas baixa estabilidade, e é fácil mudar para α-Fe2O3 e reduzir a sensibilidade ao gás.

A pesquisa atual se concentra na otimização das condições de síntese para controlar a morfologia das nanopartículas de Fe2O3 e, em seguida, na triagem de materiais sensíveis a gases adequados, como nanofeixes α-Fe2O3, nanobastões α-Fe2O3 porosos, nanoestruturas α-Fe2O3 monodispersas, mesoporos α-Fe2O3 nanomateriais, etc

3. Materiais de detecção de gás usados ​​Nano óxido de zinco (ZnO)
Óxido de zinco (ZnO)é um típico material sensível a gás com superfície controlada.O sensor de gás à base de ZnO tem uma alta temperatura de operação e baixa seletividade, tornando-o muito menos usado do que os nanopós de SnO2 e Fe2O3.Portanto, a preparação de uma nova estrutura de nanomateriais de ZnO, modificação de dopagem de nano-ZnO para reduzir a temperatura operacional e melhorar a seletividade é o foco da pesquisa em materiais de detecção de gás nano ZnO.

Atualmente, o desenvolvimento do elemento sensor de gás nano-ZnO de cristal único é uma das direções de fronteira, como sensores de gás nanorod de cristal único ZnO.

4. Materiais de detecção de gás usados ​​Nano Óxido de Índio (In2O3)
Óxido de índio (In2O3)é um material sensor de gás semicondutor tipo n emergente.Comparado com SnO2, ZnO, Fe2O3, etc., possui banda larga larga, pequena resistividade e alta atividade catalítica e alta sensibilidade a CO e NO2.Os nanomateriais porosos representados pelo nano In2O3 são um dos focos de pesquisa recentes.Os pesquisadores sintetizaram materiais In2O3 mesoporosos ordenados por meio da replicação do modelo de sílica mesoporosa.Os materiais obtidos têm boa estabilidade na faixa de 450-650 °C, portanto são adequados para sensores de gás com temperaturas operacionais mais altas.Eles são sensíveis ao metano e podem ser usados ​​para monitoramento de explosão relacionada à concentração.

5. Materiais de detecção de gás usados ​​Nano Óxido de Tungstênio (WO3)
nanopartículas de WO3é um material semicondutor composto de metal de transição que tem sido amplamente estudado e aplicado por sua boa propriedade de detecção de gás.Nano WO3 possui estruturas estáveis ​​como triclínica, monoclínica e ortorrômbica.Os pesquisadores prepararam nanopartículas de WO3 pelo método de nanocasting usando SiO2 mesoporoso como modelo.Verificou-se que as nanopartículas monoclínicas de WO3 com tamanho médio de 5 nm têm melhor desempenho de detecção de gás, e os pares de sensores obtidos por deposição eletroforética de nanopartículas de WO3 Baixas concentrações de NO2 têm uma alta resposta.

A distribuição homogênea dos nanoaglomerados de WO3 em fase hexagonal foi sintetizada pelo método hidrotérmico de troca iônica.Os resultados do teste de sensibilidade a gás mostram que o sensor de gás nanocluster WO3 possui baixa temperatura de operação, alta sensibilidade a acetona e trimetilamina e tempo de recuperação de resposta ideal, revelando uma boa perspectiva de aplicação do material.

6. Materiais de detecção de gás usados ​​Dióxido de Nano Titânio (TiO2)
Dióxido de titânio (TiO2)Os materiais de detecção de gás têm as vantagens de boa estabilidade térmica e processo de preparação simples e gradualmente se tornaram outro material quente para os pesquisadores.Atualmente, a pesquisa em sensor de gás nano-TiO2 concentra-se na nanoestrutura e funcionalização de materiais de detecção de TiO2 usando nanotecnologia emergente.Por exemplo, os pesquisadores criaram fibras ocas de TiO2 em micro-nanoescala por meio da tecnologia de eletrofiação coaxial.Usando a tecnologia de chama estagnada pré-misturada, o eletrodo cruzado é colocado repetidamente em uma chama estagnada pré-misturada com tetraisopropóxido de titânio como precursor e, em seguida, crescido diretamente para formar a membrana porosa com nanopartículas de TiO2, que é uma resposta sensível ao CO. Simultaneamente cresce o TiO2 ordenado array de nanotubos por anodização e aplica-o na detecção de SO2.

7. Compósitos de nanoóxido para material de detecção de gás
As propriedades de detecção de gás dos materiais de detecção de pós de óxidos de nanometal podem ser melhoradas por dopagem, que não apenas ajusta a condutividade elétrica do material, mas também melhora a estabilidade e a seletividade.A dopagem de elementos de metais preciosos é um método comum, e elementos como Au e Ag são frequentemente usados ​​como dopantes para melhorar o desempenho de detecção de gás do pó de nano óxido de zinco.Os materiais de detecção de gás composto de nanoóxido incluem principalmente SnO2 dopado com Pd, γ-Fe2O3 dopado com Pt e material de detecção de esfera oca In2O3 adicionado com vários elementos, que pode ser realizado controlando aditivos e temperatura de detecção para realizar a detecção eletiva de NH3, H2S e CO Além disso, o filme WO3 nano é modificado com uma camada de V2O5 para melhorar a estrutura da superfície porosa do filme WO3, melhorando assim sua sensibilidade ao NO2.

Atualmente, os compósitos de grafeno/óxido de nanometal tornaram-se um ponto importante em materiais de sensores de gás.Os nanocompósitos de grafeno/SnO2 têm sido amplamente utilizados como materiais de detecção de amônia e detecção de NO2.