Ako hlavné plynové senzory v pevnom stave sa polovodičové senzory plynu nano kovov široko používajú pri priemyselnej výrobe, monitorovaní životného prostredia, zdravotnej starostlivosti a ďalších poliach pre ich vysokú citlivosť, nízke náklady na výrobu a jednoduché meranie signálu. V súčasnosti sa výskum v oblasti zlepšovania vlastností snímania plynu nano -kovových materiálov na oxidy kovov zameriava hlavne na vývoj oxidov kovov v nanočase, ako je nanoštruktúra a modifikácia dopingu.

Materiály snímania polovodičov nano kovov sú hlavne SNO2, ZNO, FE2O3, VO2, IN2O3, WO3, TIO2 atď. Komponenty senzora sú stále najpoužívanejšie odporové plynové senzory, nereznitívne senzory sa vyvíjajú aj rýchlejšie.

V súčasnosti je hlavným smerom výskumu prípravu štruktúrovaných nanomateriálov s veľkou špecifickou povrchovou plochou, ako sú nanotrubice, nanorodové polia, nanoporézne membrány atď., Aby sa zvýšila adsorpčná kapacita plynu a rýchlosť difúzie plynu, a tým zlepšila citlivosť a rýchlosť reakcie na plyn materiálov. Elementárne doping oxidu kovu alebo konštrukcia nanokompozitného systému, zavedené dopantné alebo kompozitné komponenty môžu hrať katalytickú úlohu, a môžu sa tiež stať pomocným nosičom na konštrukciu nanoštruktúry, čím sa zlepší celkový výkon snímacích materiálov snímania plynu.

1. Materiály snímania plynu používané oxidom nano cínu (SNO2)

Oxid cín (SNO2) je druh všeobecného citlivého materiálu citlivého na plyn. Má dobrú citlivosť na plyny, ako sú etanol, H2S a CO. Jeho citlivosť na plyn závisí od veľkosti častíc a špecifickej plochy povrchu. Kľúčom k zlepšeniu citlivosti plynu je kontrola veľkosti nanoparovania SNO2.

Na základe mezoporéznych a makroporéznych práškov oxidu nano cínu, vedci pripravovali senzory s hrubými filmami, ktoré majú vyššiu katalytickú aktivitu na oxidáciu CO, čo znamená vyššiu aktivitu snímania plynov. Nanoporézna štruktúra sa navyše stala horúcim miestom v návrhu materiálov na snímanie plynu vďaka svojej veľkej SSA, bohatej difúzii plynu a prenosu hmoty.

2. Materiály na snímanie plynu používané oxidom nano železa (FE2O3)

Oxid železa (FE2O3)Má dve kryštálové formy: alfa a gama, ktoré sa môžu použiť ako materiály na snímanie plynu, ale ich vlastnosti snímania plynu majú veľké rozdiely. A-FE2O3 patrí do štruktúry Corundum, ktorej fyzikálne vlastnosti sú stabilné. Jeho mechanizmus snímania plynu je riadený povrchom a jeho citlivosť je nízka. Y-Fe2O3 patrí do štruktúry spinel a je metastabilná. Jeho mechanizmus snímania plynu je hlavne kontrola odolnosti voči telesnému odporu. Má dobrú citlivosť, ale zlú stabilitu a ľahko sa mení na a-FE2O3 a znižuje citlivosť na plyn.

Súčasný výskum sa zameriava na optimalizáciu podmienok syntézy na kontrolu morfológie nanočastíc FE2O3 a potom na skríning vhodných materiálov citlivých na plyn, ako sú a-FE2O3 nanobeamy, nanorody a-FE2O3, monodisperiéry a-FE2O3, MESOPORE α-FE2O3 nanomateriály a-FE2O3, MESOPORES α-FE2O3 nanomateriály, nanomoráci

3. Materiály snímania plynu používané oxidom zinočnatého (ZnO)
Oxid zinočnatého (ZnO)je typický povrchovo riadený materiál citlivý na plyn. Senzor plynu na báze ZnO má vysokú prevádzkovú teplotu a zlú selektivitu, vďaka čomu je oveľa menej používaný ako nanopovody SNO2 a FE2O3. Príprava novej štruktúry nanomateriálov ZnO, dopingová modifikácia nano-ZNO na zníženie prevádzkovej teploty a zlepšenie selektivity je zameraním výskumu na materiály na snímanie plynu Nano ZnO.

V súčasnosti je vývoj jednotlivých krištáľových nano-ZNo snímania plynových prvkov jedným z hraníc, ako sú napríklad snímače plynu z nanorodov ZnO.

4. Materiály na snímanie plynu používané oxidom nano indium (IN2O3)
Oxid india (IN2O3)je vznikajúci materiál na snímanie plynu typu n typu N. V porovnaní s SNO2, ZnO, Fe2O3 atď. Má širokú pásovú medzeru, malú rezistenciu a vysokú katalytickú aktivitu a vysokú citlivosť na Co a NO2. Porézne nanomateriály predstavované nano IN2O3 sú jedným z nedávnych výskumných hotspotov. Vedci syntetizovali usporiadané mezoporézne materiály IN2O3 pomocou mezoporéznej replikácie templátu oxidu kremičitého. Získané materiály majú dobrú stabilitu v rozmedzí 450-650 ° C, takže sú vhodné pre senzory plynu s vyššími prevádzkovými teplotami. Sú citlivé na metán a môžu sa použiť na monitorovanie výbuchu súvisiaceho s koncentráciou.

5. Materiály na snímanie plynov používané oxidom volfrámu (WO3)
WO3 nanočasticeje polovodičový materiál pre prechodné kovové zlúčeniny, ktorý bol široko študovaný a nanášaný na svoju dobrú vlastnosť snímania plynu. Nano WO3 má stabilné štruktúry, ako sú triklinické, monoklinické a ortorombické. Vedci pripravili nanočastice WO3 pomocou metódy nano kastingu s použitím mezoporézneho SiO2 ako šablóny. Zistilo sa, že monoklinické nanočastice WO3 s priemernou veľkosťou 5 nm majú lepší výkon snímania plynu a páry senzora získané elektroforetickým depozíciou nanočastíc WO3 Nízke koncentrácie NO2 majú vysokú reakciu.

Homogénna distribúcia nanokluster hexagonálnej fázy WO3 bola syntetizovaná pomocou iónových výmenných hydrotermálnych metód. Výsledky testu citlivosti na plyn ukazujú, že senzor Nanoklušovaného plynu WO3 má nízku prevádzkovú teplotu, vysokú citlivosť na acetón a trimetylamín a ideálny čas na regeneráciu odozvy, čo odhalí dobrú vyhliadku materiálu.

6. Materiály snímania plynu používané oxidom nano titánu (Ti02)
Oxid titaničitý (TiO2)Materiály na snímanie plynu majú výhody dobrej tepelnej stability a jednoduchého procesu prípravy a postupne sa stali pre vedcov ďalším horúcim materiálom. V súčasnosti sa výskum senzora plynu Nano-Tio2 zameriava na nanoštruktúru a funkcionalizáciu materiálov snímania Ti02 pomocou vznikajúcej nanotechnológie. Napríklad vedci vytvorili mikro-nano-meradlo duté vlákna TiO2 pomocou technológie koaxiálnej elektroshinningu. Pomocou vopred zmiešanej stagnujúcej technológie plameňa sa krížová elektróda opakovane umiestni do vopred zmiešaného stagnujúceho plameňa s titánom tetraisopropoxidom ako prekurzorom a potom sa priamo pestuje na tvorbu poréznej membrány s nanočasticiami Tio2 s nanočasticiami Tio2, ktorá je citlivá reakcia na CO.

7. Kompozity nanoxidu pre materiál na snímanie plynu
Vlastnosti snímania plynu práškových materiálov na oxidy nano kovov sa môžu zlepšiť dopingom, ktoré nielen upravujú elektrickú vodivosť materiálu, ale tiež zlepšujú stabilitu a selektivitu. Doping z drahých kovových prvkov je bežnou metódou a prvky ako Au a Ag sa často používajú ako dopanty na zlepšenie výkonu prášku oxidu zinočnatého zinočnatého nano. Materiály na snímanie kompozitu nanoxidového kompozitu zahŕňajú hlavne PD dotované materiály SNO2, PT-dopované y-FE2O3 a viacprúdové pridané in2o3 duté guľové materiály, ktoré je možné realizovať reguláciou doplnkov a snímacej teploty na realizáciu voliteľnej detekcie V2OSKO SPOREFURÁCIE WO3. Film, čím sa zlepšuje jeho citlivosť na NO2.

V súčasnosti sa kompozity oxidu grafénu/nano-kovy stali hotspot v materiáloch senzora plynu. Nanokompozity grafénu/SNO2 sa široko používajú ako detekcia amoniaku a materiály snímania NO2.