Kot glavni polprevodniški plinski senzorji se nano kovinski oksidni polprevodniški plinski senzorji pogosto uporabljajo v industrijski proizvodnji, spremljanju okolja, zdravstvenem varstvu in na drugih področjih zaradi svoje visoke občutljivosti, nizkih proizvodnih stroškov in preprostega merjenja signala.Trenutno se raziskave o izboljšanju lastnosti zaznavanja plinov materialov za zaznavanje nano kovinskih oksidov osredotočajo predvsem na razvoj kovinskih oksidov v nanometru, kot sta nanostruktura in modifikacija dopinga.

Nano kovinski oksidni polprevodniški materiali za zaznavanje so predvsem SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2 itd. Senzorske komponente so še vedno najpogosteje uporabljeni uporovni plinski senzorji, hitreje se razvijajo tudi neuporovni plinski senzorji.

Trenutno je glavna raziskovalna usmeritev priprava strukturiranih nanomaterialov z veliko specifično površino, kot so nanocevke, nizi nanorodnih palic, nanoporozne membrane itd., da bi povečali zmogljivost adsorpcije plina in hitrost difuzije plina ter tako izboljšali občutljivost in hitrost odziva. na plin materialov.Elementno dopiranje kovinskega oksida ali konstrukcija nanokompozitnega sistema, uvedeni dopant ali kompozitne komponente lahko igrajo katalitično vlogo in lahko postanejo tudi pomožni nosilec za konstrukcijo nanostrukture, s čimer se izboljša celotna zmogljivost zaznavanja plina pri zaznavanju materialov.

1. Uporabljeni materiali za zaznavanje plina Nano kositrov oksid (SnO2)

Kositrov oksid (SnO2) je nekakšen splošno občutljiv material, občutljiv na plin.Ima dobro občutljivost na pline, kot so etanol, H2S in CO. Njegova občutljivost na plin je odvisna od velikosti delcev in specifične površine.Nadzor nad velikostjo nanopraška SnO2 je ključ do izboljšanja občutljivosti na plin.

Raziskovalci so na osnovi mezoporoznih in makroporoznih prahov nano kositrovega oksida pripravili senzorje z debelim filmom, ki imajo večjo katalitično aktivnost za oksidacijo CO, kar pomeni večjo aktivnost zaznavanja plina.Poleg tega je nanoporozna struktura postala vroča točka pri oblikovanju materialov za zaznavanje plina zaradi velikega SSA, bogate difuzije plina in kanalov za prenos mase.

2. Uporabljeni materiali za zaznavanje plina Nano železov oksid (Fe2O3)

železov oksid (Fe2O3)ima dve kristalni obliki: alfa in gama, ki se lahko uporabljata kot materiala za zaznavanje plina, vendar imata lastnosti zaznavanja plina velike razlike.α-Fe2O3 spada v korundno strukturo, katere fizikalne lastnosti so stabilne.Njegov mehanizem za zaznavanje plina je površinsko nadzorovan, njegova občutljivost pa je nizka.γ-Fe2O3 pripada spinelni strukturi in je metastabilen.Njegov mehanizem za zaznavanje plina je v glavnem nadzor odpornosti telesa. Ima dobro občutljivost, vendar slabo stabilnost in ga je enostavno spremeniti v α-Fe2O3 in zmanjšati občutljivost na plin.

Trenutna raziskava se osredotoča na optimizacijo pogojev sinteze za nadzor morfologije nanodelcev Fe2O3 in nato na iskanje primernih materialov, občutljivih na plin, kot so nanožarki α-Fe2O3, porozne nanopalice α-Fe2O3, monodisperzne nanostrukture α-Fe2O3, mezopore α-Fe2O3 nanomateriali itd.

3. Uporabljeni materiali za zaznavanje plinov Nano cinkov oksid (ZnO)
Cinkov oksid (ZnO)je tipičen površinsko nadzorovan material, občutljiv na plin.Plinski senzor na osnovi ZnO ima visoko delovno temperaturo in slabo selektivnost, zaradi česar se veliko manj uporablja kot nanopraški SnO2 in Fe2O3.Zato je priprava nove strukture nanomaterialov ZnO, modifikacija dopinga nano-ZnO za znižanje delovne temperature in izboljšanje selektivnosti v središču raziskav materialov za zaznavanje plina nano ZnO.

Trenutno je razvoj enokristalnega elementa za zaznavanje plina nano-ZnO ena od mejnih smeri, kot so enokristalni senzorji plina nanorod ZnO.

4. Uporabljeni materiali za zaznavanje plina Nano indijev oksid (In2O3)
Indijev oksid (In2O3)je nastajajoči polprevodniški material tipa n za zaznavanje plina.V primerjavi s SnO2, ZnO, Fe2O3 itd. ima široko pasovno vrzel, majhno upornost in visoko katalitično aktivnost ter visoko občutljivost na CO in NO2.Porozni nanomateriali, ki jih predstavlja nano In2O3, so eno izmed žarišč nedavnih raziskav.Raziskovalci so sintetizirali urejene mezoporozne materiale In2O3 s pomočjo replikacije šablone mezoporoznega silicijevega dioksida.Dobljeni materiali imajo dobro stabilnost v območju 450-650 °C, zato so primerni za plinske senzorje z višjimi delovnimi temperaturami.Občutljivi so na metan in se lahko uporabljajo za spremljanje eksplozij, povezanih s koncentracijo.

5. Uporabljeni materiali za zaznavanje plinov Nano volframov oksid (WO3)
nanodelci WO3je sestavljeni polprevodniški material s prehodno kovino, ki je bil obsežno raziskan in uporabljen zaradi dobre lastnosti zaznavanja plina.Nano WO3 ima stabilne strukture, kot so triklinične, monoklinične in ortorombične.Raziskovalci so pripravili nanodelce WO3 z metodo nano-litja z uporabo mezoporoznega SiO2 kot šablone.Ugotovljeno je bilo, da imajo monoklinični nanodelci WO3 s povprečno velikostjo 5 nm boljšo zmogljivost zaznavanja plina, senzorski pari, pridobljeni z elektroforetskim nanašanjem nanodelcev WO3, imajo nizke koncentracije NO2 visok odziv.

Homogeno porazdelitev nanoklasterjev heksagonalne faze WO3 smo sintetizirali z ionsko izmenjevalno-hidrotermalno metodo.Rezultati testa občutljivosti na plin kažejo, da ima nanogrozdni plinski senzor WO3 nizko delovno temperaturo, visoko občutljivost na aceton in trimetilamin ter idealen odzivni čas obnovitve, kar razkriva dobre možnosti uporabe materiala.

6. Uporabljeni materiali za zaznavanje plinov Nano titanov dioksid (TiO2)
Titanov dioksid (TiO2)Materiali za zaznavanje plina imajo prednosti dobre toplotne stabilnosti in preprostega postopka priprave ter so postopoma postali še en vroč material za raziskovalce.Trenutno se raziskave plinskega senzorja nano-TiO2 osredotočajo na nanostrukturo in funkcionalizacijo materialov za zaznavanje TiO2 z uporabo nastajajoče nanotehnologije.Raziskovalci so na primer izdelali votla vlakna TiO2 v mikro-nano merilu s tehnologijo koaksialnega elektropredenja.Z uporabo tehnologije vnaprej pripravljenega stagnirajočega plamena se križna elektroda večkrat postavi v predhodno mešan stagnirajoči plamen s titanovim tetraizopropoksidom kot prekurzorjem, nato pa se neposredno goji, da tvori porozno membrano z nanodelci TiO2, ki je občutljiv odziv na CO. Hkrati raste urejeni TiO2 niz nanocevk z anodizacijo in ga uporablja za detekcijo SO2.

7. Nanooksidni kompoziti za material za zaznavanje plinov
Lastnosti zaznavanja plina materialov za zaznavanje prahu nanokovinskih oksidov je mogoče izboljšati z dopiranjem, ki ne le prilagaja električno prevodnost materiala, temveč tudi izboljša stabilnost in selektivnost.Dopiranje elementov iz plemenitih kovin je običajna metoda, elementi, kot sta Au in Ag, pa se pogosto uporabljajo kot dopanti za izboljšanje učinkovitosti zaznavanja plina v prahu nano cinkovega oksida.Nanooksidni kompozitni materiali za zaznavanje plina v glavnem vključujejo SnO2, dopiran s Pd, γ-Fe2O3, dopiran s Pt, in material za zaznavanje votlih krogel In2O3, ki je dodan z več elementi, kar je mogoče realizirati z nadzorom dodatkov in temperaturo zaznavanja za uresničitev izbirnega zaznavanja NH3, H2S in CO Poleg tega je nano film WO3 modificiran s plastjo V2O5 za izboljšanje strukture porozne površine filma WO3 in s tem izboljšanje njegove občutljivosti na NO2.

Trenutno so kompoziti grafen/nanometalni oksid postali vroča točka v materialih za senzorje plina.Nanokompoziti grafen/SnO2 so bili pogosto uporabljeni kot materiali za odkrivanje amoniaka in zaznavanje NO2.