Bilang pangunahing solid-state gas sensor, ang nano metal oxide semiconductor gas sensors ay malawakang ginagamit sa pang-industriyang produksyon, pagsubaybay sa kapaligiran, pangangalaga sa kalusugan at iba pang larangan para sa kanilang mataas na sensitivity, mababang gastos sa pagmamanupaktura at simpleng pagsukat ng signal.Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa pagpapabuti ng mga katangian ng gas sensing ng nano metal oxide sensing na materyales ay pangunahing nakatuon sa pagbuo ng mga nanoscale metal oxide, tulad ng nanostructure at doping modification.

Ang mga nano metal oxide semiconductor sensing material ay pangunahing SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, atbp. Ang mga bahagi ng sensor ay ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na mga resistive gas sensor, ang mga non-resistive na sensor ng gas ay mas mabilis ding binuo.

Sa kasalukuyan, ang pangunahing direksyon ng pananaliksik ay ang maghanda ng mga structured nanomaterial na may malaking partikular na surface area, tulad ng mga nanotubes, nanorod arrays, nanoporous membranes, atbp.upang mapataas ang gas adsorption capacity at ang gas diffusion rate, at sa gayon ay mapabuti ang sensitivity at bilis ng pagtugon sa gas ng mga materyales.Ang elemental na doping ng metal oxide, o ang pagtatayo ng nanocomposite system, ang ipinakilalang dopant o composite na mga bahagi ay maaaring gumanap ng isang catalytic na papel, at maaari ding maging isang auxiliary carrier para sa pagbuo ng nanostructure, at sa gayon ay mapabuti ang pangkalahatang pagganap ng sensing ng gas ng sensing. materyales.

1. Gas sensing materials na ginamit Nano Tin Oxide(SnO2)

Tin oxide (SnO2) ay isang uri ng pangkalahatang sensitibong materyal na sensitibo sa gas.Mayroon itong mahusay na sensitivity sa mga gas tulad ng ethanol, H2S at CO.Ang pagkontrol sa laki ng SnO2 nanopowder ay ang susi sa pagpapabuti ng sensitivity ng gas.

Batay sa mesoporous at macroporous nano tin oxide powder, ang mga mananaliksik ay naghanda ng mga thick-film sensor na may mas mataas na catalytic activity para sa CO oxidation, na nangangahulugang mas mataas na aktibidad ng pag-sensing ng gas.Bilang karagdagan, ang nanoporous na istraktura ay naging isang mainit na lugar sa disenyo ng mga gas sensing na materyales dahil sa malaking SSA, rich gas diffusion at mass transfer channel.

2. Gas sensing materials na ginamit Nano Iron Oxide(Fe2O3)

Iron oxide (Fe2O3)ay may dalawang kristal na anyo: alpha at gamma, na parehong maaaring gamitin bilang gas sensing na materyales, ngunit ang mga katangian ng gas sensing ng mga ito ay may malaking pagkakaiba.Ang α-Fe2O3 ay kabilang sa istraktura ng corundum, na ang mga pisikal na katangian ay matatag.Ang mekanismo ng gas sensing nito ay kinokontrol sa ibabaw, at mababa ang sensitivity nito.Ang γ-Fe2O3 ay kabilang sa istraktura ng spinel at metatable.Ang mekanismo ng gas sensing nito ay pangunahing kontrol sa paglaban ng katawan. Ito ay may mahusay na sensitivity ngunit mahinang katatagan, at madaling baguhin sa α-Fe2O3 at bawasan ang sensitivity ng gas.

Ang kasalukuyang pananaliksik ay nakatuon sa pag-optimize ng mga kondisyon ng synthesis upang makontrol ang morpolohiya ng Fe2O3 nanoparticle, at pagkatapos ay pag-screen para sa mga angkop na gas-sensitive na materyales, tulad ng α-Fe2O3 nanobeams, porous α-Fe2O3 nanorods, monodisperse α-Fe2O3 nanostructures, mesopores α-Fe2O3 nanomaterial, atbp.

3. Gas sensing materials na ginamit Nano Zinc Oxide(ZnO)
Zinc oxide (ZnO)ay isang tipikal na materyal na sensitibo sa gas na kinokontrol sa ibabaw.Ang ZnO-based na gas sensor ay may mataas na operating temperature at mahinang selectivity, na ginagawa itong hindi gaanong ginagamit kaysa sa mga nanopowder ng SnO2 at Fe2O3.Samakatuwid, ang paghahanda ng bagong istraktura ng ZnO nanomaterials, doping modification ng nano-ZnO upang mabawasan ang operating temperatura at mapabuti ang selectivity ay ang pokus ng pananaliksik sa nano ZnO gas sensing materyales.

Sa kasalukuyan, ang pagbuo ng solong kristal na nano-ZnO gas sensing element ay isa sa mga frontier na direksyon, tulad ng ZnO single crystal nanorod gas sensors.

4. Gas sensing materials na ginamit Nano Indium Oxide(In2O3)
Indium oxide (In2O3)ay isang umuusbong na n-type na semiconductor gas sensing na materyal.Kung ikukumpara sa SnO2, ZnO, Fe2O3, atbp., mayroon itong malawak na band gap, maliit na resistivity at mataas na catalytic activity, at mataas na sensitivity sa CO at NO2.Ang mga buhaghag na nanomaterial na kinakatawan ng nano In2O3 ay isa sa mga kamakailang hotspot ng pananaliksik.Ang mga mananaliksik ay nag-synthesize ng ordered mesoporous In2O3 na materyales sa pamamagitan ng mesoporous silica template replication.Ang mga nakuha na materyales ay may mahusay na katatagan sa hanay ng 450-650 °C, kaya ang mga ito ay angkop para sa mga sensor ng gas na may mas mataas na temperatura ng pagpapatakbo.Sila ay sensitibo sa methane at maaaring gamitin para sa pagsubaybay sa pagsabog na nauugnay sa konsentrasyon.

5. Gas sensing materials na ginamit Nano Tungsten Oxide(WO3)
WO3 nanoparticleay isang transition metal compound semiconductor material na malawakang pinag-aralan at inilapat para sa magandang gas sensing property nito.Ang Nano WO3 ay may mga matatag na istruktura tulad ng triclinic, monoclinic at orthorhombic.Inihanda ng mga mananaliksik ang WO3 nanoparticle sa pamamagitan ng nano-casting method gamit ang mesoporous SiO2 bilang template.Napag-alaman na ang monoclinic WO3 nanoparticle na may average na sukat na 5 nm ay may mas mahusay na pagganap ng gas sensing, at ang mga pares ng sensor na nakuha sa pamamagitan ng electrophoretic deposition ng WO3 nanoparticles Mababang konsentrasyon ng NO2 ay may mataas na tugon.

Ang homogenous distribution ng hexagonal phase WO3 nanoclusters ay na-synthesize sa pamamagitan ng ion exchange-hydrothermal method.Ang mga resulta ng pagsubok sa sensitivity ng gas ay nagpapakita na ang WO3 nanoclustered gas sensor ay may mababang operating temperature, mataas na sensitivity sa acetone at trimethylamine at perpektong oras ng pagbawi ng tugon, na nagpapakita ng magandang aplikasyon ng materyal.

6. Gas sensing materials na ginamit Nano Titanium Dioxide(TiO2)
Titanium dioxide (TiO2)Ang mga gas sensing na materyales ay may mga pakinabang ng mahusay na thermal stability at simpleng proseso ng paghahanda, at unti-unting naging isa pang mainit na materyal para sa mga mananaliksik.Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa nano-TiO2 gas sensor ay nakatuon sa nanostructure at functionalization ng TiO2 sensing materials sa pamamagitan ng paggamit ng umuusbong na nanotechnology.Halimbawa, ang mga mananaliksik ay gumawa ng micro-nano-scale hollow na TiO2 fibers sa pamamagitan ng coaxial electrospinning technology.Gamit ang premixed stagnant flame technology, ang cross electrode ay paulit-ulit na inilalagay sa isang premixed stagnant flame na may titanium tetraisopropoxide bilang precursor, at pagkatapos ay direktang lumaki upang bumuo ng porous membrane na may TiO2 nanoparticle, na sensitibong tugon sa CO. Sabay-sabay na lumalaki ang iniutos na TiO2 nanotube array sa pamamagitan ng anodization at inilalapat ito sa pagtuklas ng SO2.

7. Nano oxide composites para sa gas sensing material
Ang mga katangian ng gas sensing ng nano metal oxides powders sensing materials ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng doping, na hindi lamang nag-aayos ng electrical conductivity ng materyal, ngunit nagpapabuti din ng stability at selectivity.Ang doping ng mga mahalagang elemento ng metal ay isang pangkaraniwang paraan, at ang mga elemento tulad ng Au at Ag ay kadalasang ginagamit bilang mga dopant upang pahusayin ang pagganap ng gas sensing ng nano zinc oxide powder.Pangunahing kasama ng nano oxide composite gas sensing materials ang Pd doped SnO2, Pt-doped γ-Fe2O3, at multi-element na idinagdag na In2O3 hollow sphere sensing material, na maaaring maisakatuparan sa pamamagitan ng pagkontrol sa mga additives at sensing temperature para mapagtanto ang elective detection ng NH3, H2S at CO Bilang karagdagan, ang WO3 nano film ay binago ng isang layer ng V2O5 upang mapabuti ang buhaghag na istraktura sa ibabaw ng WO3 film, at sa gayon ay pinapabuti ang pagiging sensitibo nito sa NO2.

Sa kasalukuyan, ang graphene/nano-metal oxide composites ay naging hotspot sa mga materyales ng sensor ng gas.Ang mga graphene/SnO2 nanocomposites ay malawakang ginagamit bilang ammonia detection at NO2 sensing material.