Ca principali senzori de gaz din stare solidă, senzorii de gaz cu oxid de oxid de metal nano sunt utilizați pe scară largă în producția industrială, monitorizarea mediului, îngrijirea sănătății și alte domenii pentru sensibilitatea ridicată, costurile scăzute de fabricație și măsurarea simplă a semnalului. În prezent, cercetările privind îmbunătățirea proprietăților de detectare a gazelor materialelor de detectare a oxidului de metale nano se concentrează în principal pe dezvoltarea oxizilor metalici la nano -scală, cum ar fi nanostructura și modificarea dopajului.

Materialele de detectare a semiconductorului cu oxid de metale nano sunt în principal SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, IN2O3, WO3, TiO2, etc. Componentele senzorului sunt în continuare cei mai utilizați senzori de gaz rezistivi, senzori de gaze nensistente sunt de asemenea dezvoltați mai rapid.

În prezent, direcția principală de cercetare este pregătirea nanomaterialelor structurate cu o suprafață specifică mare, cum ar fi nanotuburi, tablouri de nanorod, membrane nanopore, etc. Pentru a crește capacitatea de adsorbție a gazelor și rata de difuzie a gazelor și, astfel, îmbunătățiți sensibilitatea și viteza de răspuns la gazul materialelor. Doparea elementară a oxidului de metal sau construcția sistemului de nanocompozite, componentele dopantului sau compozitului introdus pot juca un rol catalitic și poate deveni, de asemenea, un purtător auxiliar pentru construirea nanostructurii, îmbunătățind astfel performanța generală de senzare a gazelor a materialelor de detectare.

1. Materiale de detectare a gazelor utilizate oxid de staniu nano (SNO2)

Oxid de staniu (SNO2) este un fel de material sensibil la gaz sensibil. Are o sensibilitate bună la gaze precum etanol, H2S și CO. Sensibilitatea sa la gaz depinde de mărimea particulelor și de suprafața specifică. Controlul dimensiunii nanopowderului SNO2 este cheia pentru îmbunătățirea sensibilității la gaz.

Pe baza pulberilor de oxid de staniu nano mezoporos și macroporos, cercetătorii au pregătit senzori cu film gros care au o activitate catalitică mai mare pentru oxidarea CO, ceea ce înseamnă o activitate mai mare de detectare a gazelor. În plus, structura nanoporoasă a devenit un punct fierbinte în proiectarea materialelor de detectare a gazelor, datorită SSA mare, difuziei de gaz bogate și canalelor de transfer de masă.

2. Materiale de detectare a gazelor utilizate oxid de fier nano (Fe2O3)

Oxid de fier (Fe2O3)Are două forme de cristal: alfa și gamma, ambele putând fi utilizate ca materiale de detectare a gazelor, dar proprietățile de detectare a gazelor ale acestora au diferențe mari. α-FE2O3 aparține structurii Corundum, ale cărei proprietăți fizice sunt stabile. Mecanismul său de detectare a gazelor este controlat la suprafață, iar sensibilitatea sa este scăzută. γ-Fe2O3 aparține structurii spinelului și este metastabil. Mecanismul său de detectare a gazelor este în principal controlul rezistenței la corp. Are o sensibilitate bună, dar o stabilitate slabă și este ușor de schimbat la α-Fe2O3 și reduce sensibilitatea la gaz.

Cercetările actuale se concentrează pe optimizarea condițiilor de sinteză pentru a controla morfologia nanoparticulelor Fe2O3, și apoi screeningul pentru materiale sensibile la gaz adecvate, cum ar fi nanorodurile α-Fe2O3, nanorodurile α-Fe2O3 monodisperse, nanozaterialii α-Fe2O3, mesopori α-Fe2O3 nanomaterialii etc. etc.

3. Materialele de detectare a gazelor utilizate oxid de zinc nano (ZnO)
Oxid de zinc (ZnO)este un material tipic sensibil la gaz controlat la suprafață. Senzorul de gaz pe bază de ZnO are o temperatură de funcționare ridicată și o selectivitate slabă, ceea ce îl face mult mai puțin utilizat pe scară largă decât nanopowders-ul SNO2 și Fe2O3. Prin urmare, pregătirea noii structuri a nanomaterialelor ZnO, modificarea dopajului nano-ZnO pentru a reduce temperatura de funcționare și pentru a îmbunătăți selectivitatea este focalizarea cercetării asupra materialelor de detectare a gazelor Nano ZnO.

În prezent, dezvoltarea elementului de detectare a gazelor cu un singur cristal nano-zno este una dintre direcțiile de frontieră, cum ar fi senzorii de gaz nanorod cu un singur cristal.

4. Materialele de detectare a gazelor au folosit oxid de indiu nano (IN2O3)
Oxid de indiu (IN2O3)este un material emergent de detectare a gazelor semiconductoare N de tip N. În comparație cu SNO2, ZnO, Fe2O3 etc., are un decalaj larg de bandă, rezistivitate mică și activitate catalitică ridicată și sensibilitate ridicată la CO și NO2. Nanomaterialele poroase reprezentate de Nano in2O3 sunt unul dintre hotspoturile recente de cercetare. Cercetătorii au sintetizat materialele in2O3 comandate mezoporos prin replicarea șablonului de silice mezoporoasă. Materialele obținute au o stabilitate bună în intervalul 450-650 ° C, astfel încât sunt potrivite pentru senzorii de gaz cu temperaturi de funcționare mai mari. Sunt sensibile la metan și pot fi utilizate pentru monitorizarea exploziei legate de concentrație.

5. Materiale de detectare a gazelor utilizate oxid de tungsten nano (WO3)
Nanoparticule WO3este un material semiconductor cu compus metalic de tranziție, care a fost studiat pe scară largă și aplicat pentru proprietatea sa bună de detectare a gazelor. Nano WO3 are structuri stabile, cum ar fi triclinic, monoclinic și ortorombic. Cercetătorii au pregătit nanoparticule WO3 prin metoda nano-casting folosind SiO2 mezoporos ca șablon. S -a constatat că nanoparticulele monoclinice WO3 cu o dimensiune medie de 5 nm au o performanță mai bună de detectare a gazelor, iar perechile de senzori obținute prin depunerea electroforetică a nanoparticulelor WO3 Concentrații scăzute de NO2 au un răspuns ridicat.

Distribuția omogenă a nanoclusterilor WO3 de fază hexagonală a fost sintetizată prin metoda de schimb-hidrotermic ionic. Rezultatele testelor de sensibilitate la gaze arată că senzorul de gaz nanocusterizat WO3 are o temperatură de funcționare scăzută, sensibilitate ridicată la acetonă și trimetilamină și timp ideal de recuperare a răspunsului, dezvăluind o perspectivă de aplicare bună a materialului.

6. Materiale de detectare a gazelor au folosit dioxid de titan nano (TIO2)
Dioxid de titan (TiO2)Materialele de detectare a gazelor au avantajele unei bune stabilități termice și a unui proces simplu de pregătire și au devenit treptat un alt material fierbinte pentru cercetători. În prezent, cercetarea asupra senzorului de gaz nano-TiO2 se concentrează pe nanostructura și funcționalizarea materialelor de detectare TiO2 prin utilizarea nanotehnologiei emergente. De exemplu, cercetătorii au făcut fibre TiO2 scobite cu scară micro-nano prin tehnologie coaxială de electrospinning. Folosind tehnologia cu flacără stagnantă premixată, electrodul încrucișat este plasat în mod repetat într -o flacără stagnantă premixată, cu tetraisopropoxid de titan ca precursor, și apoi a crescut direct pentru a forma membrana poroasă cu nanoparticule TiO2, care este răspuns sensibil la coco.

7. Nano Oxid Composite pentru material de detectare a gazelor
Proprietățile de detectare a gazelor din Nano Metal METAL Materiale de detectare a pulberilor pot fi îmbunătățite prin dopaj, ceea ce nu numai că ajustează conductivitatea electrică a materialului, dar îmbunătățește și stabilitatea și selectivitatea. Dopajul elementelor metalice prețioase este o metodă comună, iar elemente precum AU și Ag sunt adesea utilizate ca dopanți pentru a îmbunătăți performanța de detectare a gazelor a pulberii de oxid de zinc nano. Nano oxide composite gas sensing materials mainly include Pd doped SnO2, Pt-doped γ-Fe2O3, and multi-element added In2O3 hollow sphere sensing material, which can be realized by controlling additives and sensing temperature to realize elective detection of NH3, H2S and CO. In addition, WO3 nano film is modified with a layer of V2O5 to improve the porous surface structure of Filmul WO3, îmbunătățindu -și astfel sensibilitatea la NO2.

În prezent, compozitele de oxid de grafen/nano-metal au devenit un punct de vedere al materialelor cu senzor de gaz. Nanocompozitele grafen/SNO2 au fost utilizate pe scară largă ca materiale de detectare a amoniacului și de detectare NO2.