Як основні датчики газових датчиків твердотільного стану, напівпровідникові датчики газопровідництва нанопровідника широко використовуються у виробництві промисловості, моніторингу навколишнього середовища, охорони здоров'я та інших галузей для їх високої чутливості, низьких виробничих витрат та простого вимірювання сигналу. В даний час дослідження вдосконалення властивостей зондування газу нано -оксидних матеріалів з нано -металу в основному зосереджуються на розробці нанорозмірних оксидів металів, таких як наноструктура та допінгова модифікація.

Нанопровідникові зондування оксиду металу-це в основному SNO2, ZnO, Fe2O3, VO2, IN2O3, WO3, TIO2 тощо. Компоненти датчиків все ще є найбільш широко використовуваними резистивними датчиками газу, нерезистичними датчиками газів також швидко розвиваються.

В даний час основним напрямком досліджень є підготовка структурованих наноматеріалів з великою питомою поверхнею, такою як нанотрубка, нанородні масиви, нанопористі мембрани тощо для підвищення адсорбційної здатності газу та швидкості дифузії газу, а таким чином підвищити чутливість та швидкість реакції на газ матеріалів. Елементарне допінг оксиду металу або побудова нанокомпозитної системи, введені допант або композитні компоненти можуть відігравати каталітичну роль, а також можуть стати допоміжним носієм для побудови наноструктури, тим самим покращуючи загальні показники зондування газу зондувальних матеріалів.

1. Газові матеріали використовували нано оксид олова (SNO2)

Оксид олова (SNO2) - це свого роду загальний чутливий газ, чутливий до газу. Він має хорошу чутливість до таких газів, як етанол, H2S та CO. Його чутливість до газу залежить від розміру частинок та специфічної площі поверхні. Контроль розміру наноропора SNO2 є ключовим фактором для підвищення чутливості до газу.

На основі мезопористих та макропористих нано-олов'яних порошків дослідники готували датчики товстого фільму, які мають більш високу каталітичну активність для окислення СО, що означає більш високу активність зондування газу. Крім того, нанопориста конструкція стала гарячою точкою в проектуванні матеріалів зондування газу завдяки великій SSA, розповсюдженій газовій дифузії та каналам масової передачі.

2. Матеріали зондування газу використовували нано оксид заліза (Fe2O3)

Оксид заліза (Fe2O3)має дві кристалічні форми: альфа та гамма, обидва з яких можна використовувати як газові матеріали, але властивості зондування газу мають великі відмінності. α-FE2O3 належить до структури Corundum, фізичні властивості якої стабільні. Його механізм зондування газу контролюється поверхнею, а його чутливість низька. γ-FE2O3 належить до структури шпінелів і метастабільний. Його механізм зондування газу в основному є контролем стійкості до тіла. Він має хорошу чутливість, але погана стабільність, і його легко змінити на α-FE2O3 і знижувати чутливість газу.

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. Газові матеріали використовували нано оксид цинку (ZnO)
Оксид цинку (ZnO)є типовим, керованим поверхневим газовим матеріалом. Датчик газу на основі ZnO має високу робочу температуру та погану селективність, що робить його набагато менш широко використовуваним, ніж нанопудини SNO2 та Fe2O3. Тому підготовка нової структури наноматеріалів ZnO, допінгова модифікація нано-Zno для зниження робочої температури та поліпшення селективності є основним фокусом досліджень матеріалів зондування газу нано ZnO.

В даний час розвиток одноразового нано-Zno зондування газового зондування є одним із прикордонних напрямків, таких як монокристалічні датчики газових датчиків ZnO.

4. Газові матеріали використовували нано оксид індію (in2o3)
Оксид індію (in2o3)є новим напівпровідниковим газовим матеріалом N-типу. Порівняно з SNO2, ZnO, Fe2O3 тощо, він має широкий проміжок смуги, малий опір та високу каталітичну активність та високу чутливість до CO та NO2. Пористі наноматеріали, представлені Nano IN2O3, є однією з останніх дослідницьких гарячих точок. Дослідники синтезували впорядковані мезопористі матеріали in2o3 за допомогою мезопористої реплікації шаблону кремнезему. Отримані матеріали мають хорошу стабільність в діапазоні 450-650 ° C, тому вони підходять для датчиків газу з більш високими робочими температурами. Вони чутливі до метану і можуть бути використані для моніторингу вибуху, пов'язаного з концентрацією.

5. Матеріали зондування газу використовували нано вольфрамовий оксид (WO3)
Nananoparticles wo3- напівпровідниковий матеріал для перехідного металу, який широко вивчався та застосовується для його хорошої властивості зондування газу. Nano WO3 має стабільні структури, такі як триклінічні, моноклінічні та орторомбічні. Дослідники підготували наночастинки WO3 методом нановізації, використовуючи Mesopory SiO2 як шаблон. Було встановлено, що моноклінічні наночастинки WO3 із середнім розміром 5 нм мають кращі показники зондування газу, а пари датчиків, отримані електрофоретичним осадженням наночастинок WO3, низькі концентрації NO2 мають високу реакцію.

Однорідний розподіл нанокластерів гексагональної фази WO3 був синтезований за допомогою іонообмінно-гідротермального методу. Результати випробувань на датчик газу показують, що нанокласний датчик газу WO3 має низьку робочу температуру, високу чутливість до ацетону та триметиламіну та ідеального часу відновлення реакції, виявляючи хорошу перспективу застосування матеріалу.

6. Газові матеріали використовували діоксид нано -титану (TiO2)
Діоксид титану (Tio2)Матеріали зондування газу мають переваги хорошої термічної стійкості та простого процесу підготовки, і поступово стали ще одним гарячим матеріалом для дослідників. В даний час дослідження газового датчика Nano-TIO2 зосереджується на наноструктурі та функціоналізації зондувальних матеріалів TiO2 за допомогою нових нанотехнологій. Наприклад, дослідники зробили мікро-нано-масштабні порожнисті волокна Tio2 за допомогою коаксіальної технології електроспінінгу. Використовуючи попередньо змішану технологію застійного полум'я, перехресний електрод неодноразово розміщується у передмічному стоячому полум'ї з титановим тетраізопропоксидом як попередником, а потім безпосередньо вирощується на формування його пористої мембрани з наночастинками Tio2, яка є чутливою реакцією на CO.

7. Нано оксидні композити для газового зондування матеріалу
Властивості газового зондування нано -металевих оксидів, що залежать від матеріалів, можна покращити шляхом допінгу, що не тільки регулює електричну провідність матеріалу, але й покращує стабільність та селективність. Допінг елементів дорогоцінних металів є загальним методом, і такі елементи, як Au та Ag, часто використовуються як допанти для поліпшення продуктивності газового зондування нано -цинкового порошку. Нано оксид композитного газового зондування матеріалів, головним чином, включають PD, легований SNO2, PT-легований γ-FE2O3, та багатолементу, що додається в 2O3 порожнисті сфери, який може бути реалізований, контролюючи добавки та температуру зондування, щоб реалізувати факультативне виявлення NH3, H2S та CO. Film WO3, тим самим покращуючи його чутливість до NO2.

В даний час композити оксиду графену/нанометалів стали гарячою точкою в матеріалах датчика газу. Нанокомпозити Grapen/SnO2 широко використовуються як виявлення аміаку та зондувальні матеріали NO2.