Som huvudsensorer för fast tillstånd används nano-metalloxid-halvledargassensorer i stor utsträckning i industriell produktion, miljöövervakning, hälsovård och andra områden för deras höga känslighet, låga tillverkningskostnader och enkel signalmätning. För närvarande fokuserar forskning om förbättring av gasavkännandeegenskaper hos nano -metalloxidavkänningsmaterial huvudsakligen på utvecklingen av nanoskala metalloxider, såsom nanostruktur och dopingmodifiering.

Nano Metal Oxide Semiconductor Sensing Materials är huvudsakligen SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, IN2O3, WO3, TIO2, etc. Sensorkomponenterna är fortfarande de mest använda resistiva gassensorer, icke-resistiva gassensorer utvecklas också snabbare.

För närvarande är den huvudsakliga forskningsriktningen att framställa strukturerade nanomaterial med stor specifik ytarea, såsom nanorör, nanoroduppsättningar, nanoporösa membran, etc. För att öka gasadsorptionskapaciteten och gasdiffusionshastigheten och därmed förbättra känsligheten och hastigheten på svaret på gasen i materialen. Den elementära dopningen av metalloxiden, eller konstruktionen av nanokompositsystemet, kan de introducerade dopande eller sammansatta komponenterna spela en katalytisk roll och kan också bli en hjälpbärare för att konstruera nanostrukturen och därigenom förbättra den övergripande gasavkänningsprestanda för avkänningsmaterialen.

1. Gasavkänningsmaterial som används nano tennoxid (SNO2)

Tennoxid (SNO2) är ett slags generellt känsligt gaskänsligt material. Det har god känslighet för gaser såsom etanol, H2S och CO. Dess gaskänslighet beror på partikelstorleken och den specifika ytan. Att kontrollera storleken på SNO2 -nanopowder är nyckeln till att förbättra gaskänsligheten.

Baserat på mesoporösa och makroporösa nano-tennoxidpulver förberedde forskarna tjockfilmsensorer som har högre katalytisk aktivitet för CO-oxidation, vilket innebär högre gasavkänning. Dessutom har den nanoporösa strukturen blivit en het plats i utformningen av gasavkänningsmaterial på grund av dess stora SSA, rika gasdiffusion och massöverföringskanaler.

2. Gasavkänningsmaterial som används nano -järnoxid (Fe2O3)

Järnoxid (Fe2O3)Har två kristallformer: Alpha och Gamma, som båda kan användas som gasavkänningsmaterial, men gasavkänningsegenskaperna hos dem har stora skillnader. a-FE2O3 tillhör korundstrukturen, vars fysiska egenskaper är stabila. Dess gasavkänningsmekanism är ytkontrollerad och dess känslighet är låg. y-FE2O3 tillhör spinellstrukturen och är metastabla. Dess gasavkänningsmekanism är huvudsakligen kroppsresistensstyrning. Det har god känslighet men dålig stabilitet och är lätt att byta till a-FE2O3 och minska gaskänsligheten.

The current research focuses on optimizing the synthesis conditions to control the morphology of Fe2O3 nanoparticles, and then screening for suitable gas-sensitive materials, such as α-Fe2O3 nanobeams, porous α-Fe2O3 nanorods, monodisperse α-Fe2O3 nanostructures, mesopores α-Fe2O3 nanomaterials, 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 allmänt använt än SNO2 och Fe2O3 nanopowders. Därför är beredningen av ny struktur av ZnO-nanomaterial, dopingmodifiering av nano-ZnO för att minska driftstemperaturen och förbättra selektiviteten fokus för forskning på nano ZnO-gasavkänningsmaterial.

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

4. Gasavkänningsmaterial som används nanoindiumoxid (in2O3)
Indiumoxid (in2o3)är ett framväxande halvledargasavkänningsmaterial av N-typ. Jämfört med SNO2, ZnO, Fe2O3, etc. har den bred 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 forskningshotningarna. Forskarna syntetiserade ordnade mesoporösa in2o3 -material med hjälp av replikering av mesoporös kiseldioxidmall. 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 volframoxid (WO3)
WO3 -nanopartiklarär ett övergångsmetallförening halvledarmaterial som har studerats i stor utsträckning och applicerats för sin goda gasavkänning. Nano WO3 har stabila strukturer såsom trikliniska, monokliniska och ortorhombiska. Forskarna beredde WO3-nanopartiklar med nano-casting-metod med användning av mesoporös SiO2 som mall. Det konstaterades att de monokliniska WO3 -nanopartiklarna med en medelstorlek på 5 nm har bättre gasavkänningsprestanda, och sensorpar erhållna genom elektroforetisk avsättning av WO3 -nanopartiklar låga koncentrationer av NO2 har ett högt svar.

Den homogena fördelningen av hexagonal fas WO3-nanokluster syntetiserades med jonbytar-hydrotermisk metod. Resultaten av gaskänslighetstest visar att WO3 -nanoklusterad gassensor har låg driftstemperatur, hög känslighet för aceton och trimetylamin och idealisk återhämtningstid för att avslöja en bra tillämpningsutsikter för materialet.

6. Gasavkänningsmaterial som används nano -titandioxid (TiO2)
Titandioxid (TiO2)Gasavkänningsmaterial har fördelarna med god termisk stabilitet och enkel beredningsprocess och har gradvis blivit ett annat hett material för forskare. För närvarande fokuserar forskningen om nano-TiO2-gassensor på nanostruktur och funktionalisering av TiO2-avkänningsmaterial genom att använda nya nanoteknologi. Till exempel har forskare gjort mikro-nano-skala ihåliga TiO2-fibrer genom koaxial elektrospinningsteknik. Med användning av den förblandade stillastående flamtekniken placeras tvärelektroden upprepade gånger i en förblandad stillastående flamma med titan -tetraisopropoxid som föregångaren, och växer sedan direkt till att bilda porös membran med tio2 nanopartiklar, som är känslig svar på co. Samtidigt växer den ordnade tio2 nanotube -arodi.

7. Nano -oxidkompositer för gasavkänningsmaterial
Gasavkänningsegenskaperna hos nano -metalloxiderpulver av avkänningsmaterial kan förbättras genom doping, vilket inte bara justerar materialets elektriska konduktivitet, utan förbättrar också stabiliteten och selektiviteten. Doping av ädelmetallelement är en vanlig metod, och element som Au och Ag används ofta som dopanter för att förbättra gasavkänningsprestanda för nano zinkoxidpulver. Nano-oxidkompositgasavkännande material inkluderar huvudsakligen Pd-doped SNO2, PT-dopad y-Fe2O3, och multi-element tillagda i2o3 ihåliga sfärens avkänningsmaterial, som kan realiseras genom att kontrollera tillsatser och avkänningstemperatur för att förverkliga valdetektering av NH3, H2S och CO. WO3 -film och förbättrar därmed dess känslighet för NO2.

För närvarande har grafen/nano-metalloxidkompositer blivit en hotspot i gassensormaterial. Grafen/SNO2 -nanokompositer har använts i stor utsträckning som ammoniakdetektering och NO2 -avkänningsmaterial.