주요 고체 가스 센서인 나노 금속 산화물 반도체 가스 센서는 높은 감도, 낮은 제조 비용 및 간단한 신호 측정으로 인해 산업 생산, 환경 모니터링, 건강 관리 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.현재 나노 금속산화물 센싱소재의 가스 센싱 특성 향상 연구는 주로 나노구조 및 도핑 개질과 같은 나노스케일 금속산화물 개발에 집중되어 있다.

나노 금속 산화물 반도체 감지 재료는 주로 SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2 등입니다. 센서 구성 요소는 여전히 가장 널리 사용되는 저항 가스 센서이며 비 저항 가스 센서도 더 빠르게 개발되고 있습니다.

현재 주요 연구 방향은 나노튜브, 나노로드 어레이, 나노다공성 멤브레인 등과 같이 비표면적이 큰 구조화된 나노 물질을 제조하여 가스 흡착 능력과 가스 확산 속도를 증가시켜 감도와 응답 속도를 향상시키는 것입니다. 재료의 가스에.금속 산화물의 원소 도핑 또는 나노복합체 시스템의 구성, 도입된 도펀트 또는 복합 성분은 촉매 역할을 할 수 있으며, 나노구조체를 구성하는 보조 캐리어가 되어 센싱의 전반적인 가스 감지 성능을 향상시킬 수 있습니다. 재료.

1. Nano Tin Oxide(SnO2)를 이용한 가스 감지 소재

산화주석(SnO2)는 일반적인 민감한 가스 민감 물질의 일종입니다.에탄올, H2S 및 CO와 같은 가스에 대한 감도가 좋습니다. 가스 감도는 입자 크기 및 비표면적에 따라 다릅니다.SnO2 나노분말의 크기를 조절하는 것이 가스 민감도를 향상시키는 열쇠입니다.

중간 다공성 및 거대 다공성 나노 주석 산화물 분말을 기반으로 연구원들은 CO 산화에 대한 촉매 활성이 더 높은 후막 센서를 준비했습니다. 이는 더 높은 가스 감지 활성을 의미합니다.또한 나노 다공성 구조는 큰 SSA, 풍부한 가스 확산 및 물질 전달 채널로 인해 가스 감지 재료 설계에서 핫스팟이 되었습니다.

2. Nano Iron Oxide(Fe2O3)를 이용한 가스 감지 소재

산화철(Fe2O3)알파와 감마의 두 가지 결정 형태를 가지며 둘 다 가스 감지 재료로 사용할 수 있지만 가스 감지 특성에는 큰 차이가 있습니다.α-Fe2O3는 물리적 특성이 안정적인 강옥 구조에 속합니다.가스 감지 메커니즘은 표면 제어되며 감도가 낮습니다.γ-Fe2O3는 스피넬 구조에 속하며 준안정적이다.가스 감지 메커니즘은 주로 신체 저항 제어입니다. 감도는 좋지만 안정성이 떨어지고 α-Fe2O3로 변경하기 쉽고 가스 감도를 줄입니다.

현재 연구는 합성 조건을 최적화하여 Fe2O3 나노입자의 형태를 제어한 다음 α-Fe2O3 나노빔, 다공성 α-Fe2O3 나노막대, 단분산 α-Fe2O3 나노구조, 메소포어 α-Fe2O3와 같은 적절한 가스 민감성 물질을 스크리닝하는 데 중점을 둡니다. 나노소재 등

3. 나노징크옥사이드(ZnO)를 이용한 가스감지소재
산화아연(ZnO)전형적인 표면 제어 가스에 민감한 재료입니다.ZnO 기반 가스 센서는 작동 온도가 높고 선택성이 좋지 않아 SnO2 및 Fe2O3 나노 분말보다 널리 사용되지 않습니다.따라서, ZnO 나노물질의 새로운 구조의 제조, 작동 온도를 낮추고 선택도를 향상시키기 위한 나노-ZnO의 도핑 개질은 나노 ZnO 가스 감지 물질에 대한 연구의 초점이다.

현재 단결정 나노 ZnO 가스 감지 소자의 개발은 ZnO 단결정 나노로드 가스 센서와 같은 최전선 방향 중 하나입니다.

4. Nano Indium Oxide(In2O3)를 이용한 가스 감지 소재
산화인듐(In2O3)n형 반도체 가스 감지 소재로 떠오르고 있습니다.SnO2, ZnO, Fe2O3 등과 비교하여 밴드 갭이 넓고 저항이 작고 촉매 활성이 높으며 CO 및 NO2에 대한 감도가 높습니다.나노 In2O3로 대표되는 다공성 나노 물질은 최근 연구 핫스팟 중 하나입니다.연구자들은 메조포러스 실리카 템플릿 복제를 통해 정렬된 메조포러스 In2O3 물질을 합성했습니다.얻어진 물질은 450-650 °C 범위에서 우수한 안정성을 가지므로 작동 온도가 더 높은 가스 센서에 적합합니다.메탄에 민감하며 농도 관련 폭발 모니터링에 사용할 수 있습니다.

5. Nano Tungsten Oxide(WO3)를 이용한 가스 감지 소재
WO3 나노입자전이 금속 화합물 반도체 소재로 우수한 가스 감지 특성으로 인해 널리 연구되고 적용되었습니다.Nano WO3는 triclinic, monoclinic 및 orthorhombic과 같은 안정적인 구조를 가지고 있습니다.연구진은 메조다공성 SiO2를 주형으로 사용한 나노주조법으로 WO3 나노입자를 준비했다.평균 크기가 5 nm인 단사정계 WO3 나노입자가 가스 감지 성능이 더 우수하고, WO3 나노입자의 전기영동 증착으로 얻은 센서 쌍이 낮은 농도의 NO2에서 높은 반응성을 갖는다는 것을 발견했습니다.

육방정상 WO3 나노클러스터의 균일한 분포는 이온교환수열법으로 합성하였다.가스 감도 테스트 결과는 WO3 나노클러스터 가스 센서가 낮은 작동 온도, 아세톤 및 트리메틸아민에 대한 높은 감도 및 이상적인 응답 복구 시간을 가지고 있어 재료의 좋은 적용 가능성을 보여줍니다.

6. 나노 이산화티타늄(TiO2)을 이용한 가스 감지 소재
이산화티타늄(TiO2)가스 감지 재료는 우수한 열 안정성과 간단한 준비 공정의 장점을 가지고 있으며 점차 연구자들에게 또 다른 뜨거운 재료가 되었습니다.현재 나노-TiO2 가스 센서에 대한 연구는 신흥 나노 기술을 사용하여 TiO2 감지 물질의 나노 구조 및 기능화에 중점을 두고 있습니다.예를 들어, 연구원들은 동축 전기방사 기술로 마이크로 나노 크기의 속이 빈 TiO2 섬유를 만들었습니다.예혼합 정체화염 기술을 이용하여 교차전극을 티타늄 테트라이소프로폭사이드를 전구체로 하는 예혼합 정체화염에 반복적으로 배치한 후 직접 성장시켜 CO에 민감하게 반응하는 TiO2 나노입자가 포함된 다공성 막을 형성한다. 정렬된 TiO2를 동시에 성장시킨다. 나노튜브 어레이를 양극산화 처리하여 SO2 검출에 적용합니다.

7. 가스센싱 소재용 나노산화물 복합재료
나노 금속 산화물 분말 감지 재료의 가스 감지 특성은 재료의 전기 전도도를 조정할 뿐만 아니라 안정성과 선택성을 향상시키는 도핑에 의해 향상될 수 있습니다.귀금속 원소의 도핑은 일반적인 방법이며 Au 및 Ag와 같은 원소는 나노 산화 아연 분말의 가스 감지 성능을 향상시키기 위해 종종 도펀트로 사용됩니다.나노 산화물 복합 가스 감지 재료는 주로 Pd 도핑 SnO2, Pt 도핑 γ-Fe2O3 및 다원소 첨가 In2O3 중공 구 감지 재료를 포함하며, 첨가제를 제어하고 온도를 감지하여 NH3, H2S 및 CO의 선택적 감지를 실현할 수 있습니다. 또한, WO3 나노필름은 WO3 필름의 다공성 표면 구조를 개선하기 위해 V2O5 층으로 개질되어 NO2에 대한 감도를 향상시킨다.

현재 그래핀/나노 금속 산화물 복합 재료는 가스 센서 재료의 핫스팟이 되었습니다.Graphene/SnO2 나노복합체는 암모니아 감지 및 NO2 감지 재료로 널리 사용되었습니다.