Som huvudgassensorer i fast tillstånd används nanometalloxid-halvledargassensorer i stor utsträckning inom industriell produktion, miljöövervakning, hälsovård och andra områden för deras höga känslighet, låga tillverkningskostnad och enkla signalmätning.För närvarande fokuserar forskning på förbättring av gasavkänningsegenskaper hos nanometalloxidavkänningsmaterial huvudsakligen på utvecklingen av metalloxider i nanoskala, såsom nanostruktur och dopningsmodifiering.

Nanometalloxid-halvledaravkänningsmaterial är huvudsakligen SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, etc. Sensorkomponenterna är fortfarande de mest använda resistiva gassensorerna, icke-resistiva gassensorer utvecklas också snabbare.

För närvarande är den huvudsakliga forskningsinriktningen att förbereda strukturerade nanomaterial med stor specifik yta, såsom nanorör, nanorod-arrayer, nanoporösa membran, etc. för att öka gasadsorptionskapaciteten och gasdiffusionshastigheten och därmed förbättra känsligheten och reaktionshastigheten till gas av materialen.Den elementära dopningen av metalloxiden, eller konstruktionen av nanokompositsystemet, det införda dopningsmedlet eller kompositkomponenterna kan spela en katalytisk roll och kan också bli en hjälpbärare för att konstruera nanostrukturen, och därigenom förbättra avkänningens totala gasavkänningsprestanda. material.

1. Gasavkänningsmaterial som används Nano-tennoxid (SnO2)

Tennoxid (SnO2) är ett slags allmänt känsligt gaskänsligt material.Den har god känslighet för gaser som etanol, H2S och CO. Dess gaskänslighet beror på partikelstorlek och specifik yta.Att kontrollera storleken på SnO2 nanopowder är nyckeln till att förbättra gaskänsligheten.

Baserat på mesoporösa och makroporösa nanotennoxidpulver förberedde forskarna tjockfilmssensorer som har högre katalytisk aktivitet för CO-oxidation, vilket innebär högre gasavkänningsaktivitet.Dessutom har den nanoporösa strukturen blivit en het punkt i designen av gasavkänningsmaterial på grund av dess stora SSA, rika gasdiffusion och massöverföringskanaler.

2. Gasavkänningsmaterial som används Nanojärnoxid (Fe2O3)

Järnoxid (Fe2O3)har två kristallformer: alfa och gamma, som båda kan användas som gasavkänningsmaterial, men gasavkänningsegenskaperna hos dem har stora skillnader.α-Fe2O3 tillhör korundstrukturen, vars fysikaliska egenskaper är stabila.Dess gasavkänningsmekanism är ytkontrollerad och dess känslighet är låg.γ-Fe2O3 tillhör spinellstrukturen och är metastabil.Dess gasavkänningsmekanism är huvudsakligen kroppsmotståndskontroll. Den har bra känslighet men dålig stabilitet och är lätt att ändra till α-Fe2O3 och minska gaskänsligheten.

Den aktuella forskningen fokuserar på att optimera syntesförhållandena för att kontrollera morfologin hos Fe2O3 nanopartiklar, och sedan screening för lämpliga gaskänsliga material, såsom α-Fe2O3 nanostrålar, porösa α-Fe2O3 nanorods, monodispers α-Fe2O3 nanostrukturer, mesoporer α-Fe2O3 α-F nanomaterial etc.

3. Gasavkänningsmaterial som används Nano Zinkoxid (ZnO)
Zinkoxid (ZnO)är ett typiskt ytkontrollerat gaskänsligt material.Den ZnO-baserade gassensorn har en hög driftstemperatur och dålig selektivitet, vilket gör den mycket mindre använd än SnO2 och Fe2O3 nanopulver.Därför är beredningen av ny struktur av ZnO-nanomaterial, dopningsmodifiering av nano-ZnO för att minska driftstemperaturen och förbättra selektiviteten i fokus för forskningen om nano-ZnO-gasavkänningsmaterial.

För närvarande är utvecklingen av enkristall nano-ZnO gasavkänningselement en av gränsriktningarna, såsom ZnO enkelkristall nanorod gassensorer.

4. Gasavkänningsmaterial som används Nano Indium Oxide (In2O3)
Indiumoxid (In2O3)är ett framväxande n-typ halvledargasavkänningsmaterial.Jämfört med SnO2, ZnO, Fe2O3, etc., har den ett brett bandgap, liten resistivitet och hög katalytisk aktivitet och hög känslighet för CO och NO2.Porösa nanomaterial representerade av nano In2O3 är en av de senaste forskningshotspotsna.Forskarna syntetiserade beställda mesoporösa In2O3-material med hjälp av mesoporös kiselmallreplikation.De erhållna materialen har god stabilitet i intervallet 450-650 °C, så de är lämpliga för gassensorer med högre driftstemperaturer.De är känsliga för metan och kan användas för koncentrationsrelaterad explosionsövervakning.

5. Gasavkänningsmaterial som används Nano Tungsten Oxide (WO3)
WO3 nanopartiklarär ett sammansatt halvledarmaterial av övergångsmetall som har studerats brett och tillämpats för sina goda gasavkänningsegenskaper.Nano WO3 har stabila strukturer som triklinisk, monoklinisk och ortorombisk.Forskarna beredde WO3-nanopartiklar genom nanogjutningsmetod med mesoporös SiO2 som mall.Det visade sig att de monokliniska WO3-nanopartiklarna med en genomsnittlig storlek på 5 nm har bättre gasavkänningsprestanda, och sensorparen som erhålls genom elektroforetisk avsättning av WO3-nanopartiklar Låga koncentrationer av NO2 har en hög respons.

Den homogena fördelningen av hexagonal fas WO3 nanokluster syntetiserades genom jonbyte-hydrotermisk metod.Resultaten av gaskänslighetstestet visar att WO3-gassensorn med nanokluster har låg driftstemperatur, hög känslighet för aceton och trimetylamin och idealisk återhämtningstid för respons, vilket avslöjar en god användningsutsikt för materialet.

6. Gasavkänningsmaterial som används Nano Titanium Dioxide (TiO2)
Titandioxid (TiO2)gasavkännande material har fördelarna med god termisk stabilitet och enkel beredningsprocess, och har gradvis blivit ytterligare ett hett material för forskare.För närvarande fokuserar forskningen på nano-TiO2-gassensor på nanostrukturen och funktionaliseringen av TiO2-avkänningsmaterial genom att använda framväxande nanoteknik.Till exempel har forskare gjort ihåliga TiO2-fibrer i mikronanoskala genom koaxial elektrospinningsteknik.Med hjälp av den förblandade stillastående låga-teknologin placeras korselektroden upprepade gånger i en förblandad stillastående låga med titantetraisopropoxid som prekursor, och odlas sedan direkt för att bilda det porösa membranet med TiO2-nanopartiklar, som är känsligt svar på CO. Samtidigt växer den beställda TiO2 nanorörsarray genom anodisering och tillämpar den på detektering av SO2.

7. Nanooxidkompositer för gasavkänningsmaterial
Gasavkänningsegenskaperna hos avkänningsmaterial för nanometalloxidpulver kan förbättras genom dopning, vilket inte bara justerar materialets elektriska ledningsförmåga, utan också förbättrar stabiliteten och selektiviteten.Doping av ädelmetallelement är en vanlig metod, och element som Au och Ag används ofta som dopningsmedel för att förbättra gasavkänningsprestandan hos nanozinkoxidpulver.Nanooxidkompositgasavkänningsmaterial inkluderar huvudsakligen Pd-dopad SnO2, Pt-dopad γ-Fe2O3 och flerelementtillsatt In2O3-avkänningsmaterial för ihåliga sfärer, vilket kan realiseras genom att kontrollera tillsatser och avkänna temperatur för att realisera elektiv detektering av NH3, H2S och CO Dessutom är WO3 nanofilm modifierad med ett lager av V2O5 för att förbättra den porösa ytstrukturen hos WO3-film, och därigenom förbättra dess känslighet för NO2.

För närvarande har kompositer av grafen/nano-metalloxid blivit en hotspot i gassensormaterial.Grafen/SnO2 nanokompositer har använts i stor utsträckning som ammoniakdetektion och NO2-avkänningsmaterial.