Ana katı hal gaz sensörleri olarak, nano metal oksit yarı iletken gaz sensörleri, yüksek hassasiyetleri, düşük üretim maliyetleri ve basit sinyal ölçümleri için endüstriyel üretim, çevresel izleme, sağlık hizmetleri ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Şu anda, nano metal oksit algılama malzemelerinin gaz algılama özelliklerinin iyileştirilmesi üzerine araştırmalar esas olarak nanoyapı ve doping modifikasyonu gibi nano ölçekli metal oksitlerin geliştirilmesine odaklanmaktadır.

Nano metal oksit yarıiletken algılama malzemeleri esas olarak SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, Tio2, vb .tir. Sensör bileşenleri hala en yaygın kullanılan dirençli gaz sensörleri, dirençli olmayan gaz sensörleri de daha hızlı geliştirilmektedir.

Şu anda, ana araştırma yönü, gaz adsorpsiyon kapasitesini ve gaz difüzyon hızını arttırmak ve böylece malzemelerin gazına duyarlılık ve yanıt hızını artırmak için nanotüpler, nanorod dizileri, nano -gözenekli membranlar vb. Metal oksidin elemental doping veya nanokompozit sistemin yapısı, tanıtılan dopant veya kompozit bileşenler katalitik bir rol oynayabilir ve ayrıca nanoyapı oluşturmak için bir yardımcı taşıyıcı olabilir, böylece algılama malzemelerinin genel gaz algılama performansını iyileştirir.

1. Nano kalay oksit (SNO2) kullanılan gaz algılama malzemeleri

Kalay oksit (SNO2) bir tür genel hassas gaza duyarlı malzemedir. Etanol, H2S ve CO gibi gazlara karşı iyi bir duyarlılığa sahiptir. Gaz hassasiyeti, parçacık boyutuna ve spesifik yüzey alanına bağlıdır. Sno2 nanopowder boyutunu kontrol etmek, gaz hassasiyetini artırmanın anahtarıdır.

Mezoparoz ve makro gözenekli nano teneke oksit tozlarına dayanan araştırmacılar, CO oksidasyonu için daha yüksek katalitik aktiviteye sahip kalın film sensörleri hazırladılar, bu da daha yüksek gaz algılama aktivitesi anlamına geldiler. Ek olarak, nanoporöz yapı, büyük SSA, zengin gaz difüzyonu ve kütle transfer kanalları nedeniyle gaz algılama malzemelerinin tasarımında sıcak bir nokta haline gelmiştir.

2. Nano demir oksit (Fe2O3) kullanılan gaz algılama malzemeleri

Demir oksit (Fe2O3)İki kristal formu vardır: her ikisi de gaz algılama malzemeleri olarak kullanılabilen alfa ve gama, ancak gaz algılama özelliklerinin büyük farklılıkları vardır. α-Fe2O3, fiziksel özellikleri stabil olan korundum yapısına aittir. Gaz algılama mekanizması yüzey kontrollüdür ve duyarlılığı düşüktür. γ-Fe2O3 spinel yapıya aittir ve metastable. Gaz algılama mekanizması esas olarak vücut direnci kontrolüdür. İyi duyarlılığa sahiptir, ancak zayıf stabiliteye sahiptir ve α-Fe2O3'e dönüşmesi ve gaz hassasiyetini azaltması kolaydır.

Mevcut araştırma, Fe2O3 nanopartiküllerinin morfolojisini kontrol etmek için sentez koşullarını optimize etmeye ve daha sonra α-Fe2O3 nanobeams, gözenekli gaz duyarlı malzemelerin taranmasına odaklanmaktadır.

3. Nano çinko oksit (ZnO) kullanılan gaz algılama malzemeleri
Çinko oksit (ZnO)tipik bir yüzey kontrollü gaza duyarlı malzemedir. ZnO bazlı gaz sensörü yüksek çalışma sıcaklığına ve zayıf seçiciliğe sahiptir, bu da onu SNO2 ve Fe2O3 nanopowders'dan çok daha az kullanılır. Bu nedenle, çalışma sıcaklığını azaltmak ve seçiciliği artırmak için nano-zno'nun yeni Nanomalzemelerin yeni yapısının hazırlanması, nano ZnO gaz algılama materyalleri üzerine araştırmanın odağıdır.

Şu anda, tek kristal nano-zno gaz algılama elemanının geliştirilmesi, ZnO tek kristal nanorod gaz sensörleri gibi sınır yönlerinden biridir.

4.
İndiyum oksit (IN2O3)ortaya çıkan bir N tipi yarı iletken gaz algılama malzemesidir. Sno2, ZnO, Fe2O3 vb. İle karşılaştırıldığında, geniş bant boşluğuna, küçük direnç ve yüksek katalitik aktiviteye ve CO ve NO2'ye yüksek hassasiyete sahiptir. Nano In2O3 ile temsil edilen gözenekli nanomalzemeler, son araştırma sıcak noktalarından biridir. Araştırmacılar, mezoporöz silika şablon replikasyonu yoluyla sipariş edilen mezoporöz In2O3 malzemelerini sentezledi. Elde edilen malzemeler 450-650 ° C aralığında iyi bir stabiliteye sahiptir, bu nedenle daha yüksek çalışma sıcaklıklarına sahip gaz sensörleri için uygundur. Metana duyarlıdırlar ve konsantrasyona bağlı patlama izleme için kullanılabilirler.

5. Nano tungsten oksit (WO3) kullanılan gaz algılama malzemeleri
WO3 Nanopartikülleriyi gaz algılama özelliği için yaygın olarak incelenen ve uygulanan bir geçiş metal bileşiği yarı iletken malzemedir. Nano WO3, triklinik, monoklinik ve ortorombik gibi stabil yapılara sahiptir. Araştırmacılar, şablon olarak mezoporöz SIO2 kullanarak nano döküm yöntemi ile WO3 nanopartikülleri hazırladılar. Ortalama büyüklükte 5 nm olan monoklinik WO3 nanopartiküllerinin daha iyi gaz algılama performansına sahip olduğu ve WO3 nanopartiküllerinin elektroforetik birikimi ile elde edilen sensör çiftlerinin düşük NO2 konsantrasyonlarında yüksek bir yanıtı olduğu bulunmuştur.

Altıgen faz WO3 nanokluslarının homojen dağılımı, iyon değişim hidrotermal yöntemiyle sentezlendi. Gaz duyarlılık testi sonuçları, WO3 nanoklu kümeli gaz sensörünün düşük çalışma sıcaklığına, aseton ve trimetilamine yüksek hassasiyete ve ideal tepki geri kazanım süresine sahip olduğunu ve malzemenin iyi bir uygulama beklentisini ortaya koyduğunu göstermektedir.

6. Nano Titanyum Dioksit (TIO2) kullanılan gaz algılama malzemeleri
Titanyum dioksit (TIO2)Gaz algılama malzemeleri iyi termal stabilite ve basit hazırlık sürecinin avantajlarına sahiptir ve yavaş yavaş araştırmacılar için başka bir sıcak malzeme haline gelmiştir. Şu anda, nano-TIO2 gaz sensörü üzerine yapılan araştırma, ortaya çıkan nanoteknoloji kullanılarak Tio2 algılama materyallerinin nanoyapısı ve işlevselleştirilmesine odaklanmaktadır. Örneğin, araştırmacılar koaksiyel elektrospinning teknolojisi ile mikro-nano ölçekli içi boş TIO2 lifleri yapmışlardır. Önceden karıştırılmış durgun alev teknolojisi kullanılarak, çapraz elektrot, öncü olarak titanyum tetraizopropoksit ile tekrar tekrar önceden karıştırılmış bir durgun aleve yerleştirilir ve daha sonra doğrudan Tio2 nanopartikülleri ile gözenekli Membran oluşturmak için büyütülür, bu da benzersiz bir şekilde, ananizasyonla sıralı tio2 nanüp arttırır.

7. Gaz algılama malzemesi için nano oksit kompozitler
Nano metal oksit tozlarının algılama malzemelerinin gaz algılama özellikleri, sadece malzemenin elektriksel iletkenliğini ayarlamakla kalmaz, aynı zamanda stabiliteyi ve seçiciliği de geliştiren doping ile geliştirilebilir. Değerli metal elementlerin dopingi yaygın bir yöntemdir ve Au ve Ag gibi elemanlar genellikle nano çinko oksit tozunun gaz algılama performansını artırmak için katkılar olarak kullanılır. Nano oksit kompozit gaz algılama malzemeleri esas olarak PD katkılı SNO2, PT katkılı γ-FE2O3 ve NH3, H2S ve CO'nun seçici tespiti ile değiştirilebilecek şekilde, v2s ile değiştirilebilecek şekilde değiştirilebilen, eklenebilen çok eleman ilave edilebilen çok element eklenmiştir. WO3 filmi, böylece No2'ye duyarlılığını artırıyor.

Şu anda, grafen/nano-metal oksit kompozitler gaz sensörü malzemelerinde bir sıcak nokta haline gelmiştir. Grafen/SNO2 nanokompozitleri, amonyak tespiti ve NO2 algılama materyalleri olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.