Sebagai penderia gas keadaan pepejal utama, penderia gas semikonduktor oksida logam nano digunakan secara meluas dalam pengeluaran perindustrian, pemantauan alam sekitar, penjagaan kesihatan dan bidang lain untuk kepekaan yang tinggi, kos pembuatan yang rendah dan pengukuran isyarat mudah.Pada masa ini, penyelidikan mengenai penambahbaikan sifat penderiaan gas bahan penderiaan oksida logam nano tertumpu terutamanya pada pembangunan oksida logam skala nano, seperti struktur nano dan pengubahsuaian doping.

Bahan penderia semikonduktor oksida logam nano adalah terutamanya SnO2, ZnO, Fe2O3,VO2, In2O3, WO3, TiO2, dll. Komponen sensor masih merupakan penderia gas perintang yang paling banyak digunakan, penderia gas bukan rintangan juga sedang dibangunkan dengan lebih cepat.

Pada masa ini, hala tuju penyelidikan utama adalah untuk menyediakan bahan nano berstruktur dengan luas permukaan khusus yang besar, seperti tiub nano, susunan nanorod, membran nanoporous, dan lain-lain untuk meningkatkan kapasiti penjerapan gas dan kadar resapan gas, dan dengan itu meningkatkan kepekaan dan kelajuan tindak balas. kepada gas bahan.Doping unsur oksida logam, atau pembinaan sistem nanokomposit, komponen dopan atau komposit yang diperkenalkan boleh memainkan peranan pemangkin, dan juga boleh menjadi pembawa tambahan untuk membina struktur nano, dengan itu meningkatkan prestasi penderiaan gas keseluruhan penderiaan. bahan.

1. Bahan penderiaan gas digunakan Nano Tin Oxide(SnO2)

Oksida timah (SnO2) ialah sejenis bahan sensitif gas sensitif am.Ia mempunyai kepekaan yang baik terhadap gas seperti etanol, H2S dan CO. Kepekaan gasnya bergantung pada saiz zarah dan luas permukaan tertentu.Mengawal saiz serbuk nano SnO2 adalah kunci untuk meningkatkan sensitiviti gas.

Berdasarkan serbuk nano timah oksida mesoporous dan makroporous, para penyelidik menyediakan penderia filem tebal yang mempunyai aktiviti pemangkin yang lebih tinggi untuk pengoksidaan CO, yang bermaksud aktiviti penderiaan gas yang lebih tinggi.Di samping itu, struktur nanoporous telah menjadi titik panas dalam reka bentuk bahan penderiaan gas kerana SSA yang besar, resapan gas yang kaya dan saluran pemindahan jisim.

2. Bahan penderiaan gas digunakan Nano Iron Oxide(Fe2O3)

Oksida besi (Fe2O3)mempunyai dua bentuk kristal: alfa dan gamma, kedua-duanya boleh digunakan sebagai bahan penderia gas, tetapi sifat penderiaan gas mereka mempunyai perbezaan yang besar.α-Fe2O3 tergolong dalam struktur korundum, yang sifat fizikalnya stabil.Mekanisme penderiaan gasnya dikawal permukaan, dan kepekaannya rendah.γ-Fe2O3 tergolong dalam struktur spinel dan bersifat metastabil.Mekanisme penderiaan gasnya adalah terutamanya kawalan rintangan badan. Ia mempunyai sensitiviti yang baik tetapi kestabilan yang lemah, dan mudah ditukar kepada α-Fe2O3 dan mengurangkan kepekaan gas.

Penyelidikan semasa memberi tumpuan kepada mengoptimumkan keadaan sintesis untuk mengawal morfologi nanopartikel Fe2O3, dan kemudian menapis bahan sensitif gas yang sesuai, seperti nanobeams α-Fe2O3, nanorod α-Fe2O3 berliang, struktur nano α-Fe2O3 monodisperse, mesopores α-Fe2O3. bahan nano, dsb.

3. Bahan penderiaan gas digunakan Nano Zink Oksida(ZnO)
Zink oksida (ZnO)ialah bahan sensitif gas terkawal permukaan biasa.Sensor gas berasaskan ZnO mempunyai suhu operasi yang tinggi dan selektiviti yang lemah, menjadikannya jauh kurang digunakan secara meluas berbanding serbuk nano SnO2 dan Fe2O3.Oleh itu, penyediaan struktur baharu bahan nano ZnO, pengubahsuaian doping nano-ZnO untuk mengurangkan suhu operasi dan meningkatkan selektiviti adalah tumpuan penyelidikan terhadap bahan penderiaan gas nano ZnO.

Pada masa ini, pembangunan unsur penderiaan gas nano-ZnO kristal tunggal adalah salah satu arah sempadan, seperti penderia gas nanorod kristal tunggal ZnO.

4. Bahan penderiaan gas digunakan Nano Indium Oxide(In2O3)
Indium oksida (In2O3)ialah bahan penderiaan gas semikonduktor jenis-n yang baru muncul.Berbanding dengan SnO2, ZnO, Fe2O3, dan lain-lain, ia mempunyai jurang jalur lebar, kerintangan kecil dan aktiviti pemangkin yang tinggi, dan kepekaan tinggi kepada CO dan NO2.Bahan nano berliang yang diwakili oleh nano In2O3 adalah salah satu titik panas penyelidikan terkini.Para penyelidik mensintesis bahan In2O3 mesoporous yang dipesan melalui replikasi templat silika mesoporous.Bahan yang diperolehi mempunyai kestabilan yang baik dalam julat 450-650 °C, jadi ia sesuai untuk penderia gas dengan suhu operasi yang lebih tinggi.Mereka sensitif kepada metana dan boleh digunakan untuk pemantauan letupan berkaitan kepekatan.

5. Bahan penderiaan gas digunakan Nano Tungsten Oxide(WO3)
zarah nano WO3ialah bahan semikonduktor sebatian logam peralihan yang telah dikaji secara meluas dan digunakan untuk sifat penderiaan gas yang baik.Nano WO3 mempunyai struktur yang stabil seperti triklinik, monoklinik dan ortorombik.Para penyelidik menyediakan nanopartikel WO3 dengan kaedah pemutus nano menggunakan SiO2 mesoporous sebagai templat.Didapati bahawa nanopartikel WO3 monoklinik dengan saiz purata 5 nm mempunyai prestasi penderiaan gas yang lebih baik, dan pasangan penderia yang diperoleh melalui pemendapan elektroforesis nanopartikel WO3 Kepekatan rendah NO2 mempunyai tindak balas yang tinggi.

Taburan homogen nanocluster WO3 fasa heksagon telah disintesis dengan kaedah pertukaran ion-hidroterma.Keputusan ujian kepekaan gas menunjukkan bahawa sensor gas berkelompok nano WO3 mempunyai suhu operasi yang rendah, kepekaan yang tinggi kepada aseton dan trimetilamina dan masa pemulihan tindak balas yang ideal, mendedahkan prospek penggunaan bahan yang baik.

6. Bahan penderiaan gas digunakan Nano Titanium Dioksida(TiO2)
Titanium dioksida (TiO2)bahan penderiaan gas mempunyai kelebihan kestabilan haba yang baik dan proses penyediaan yang mudah, dan secara beransur-ansur menjadi satu lagi bahan panas untuk penyelidik.Pada masa ini, penyelidikan mengenai penderia gas nano-TiO2 memfokuskan kepada struktur nano dan kefungsian bahan penderiaan TiO2 dengan menggunakan teknologi nano yang baru muncul.Sebagai contoh, penyelidik telah membuat gentian TiO2 berongga berskala mikro-nano dengan teknologi electrospinning sepaksi.Menggunakan teknologi nyalaan bertakung pracampuran, elektrod salib berulang kali diletakkan dalam nyalaan bertakung pracampuran dengan titanium tetraisopropoksida sebagai prekursor, dan kemudian terus tumbuh untuk membentuk membran berliang dengan zarah nano TiO2, yang merupakan tindak balas sensitif terhadap CO. Pada masa yang sama menumbuhkan TiO2 yang dipesan. tatasusunan tiub nano melalui anodisasi dan menggunakannya untuk pengesanan SO2.

7. Komposit nano oksida untuk bahan penderiaan gas
Sifat penderiaan gas bahan pengesan serbuk oksida logam nano boleh dipertingkatkan dengan doping, yang bukan sahaja melaraskan kekonduksian elektrik bahan, tetapi juga meningkatkan kestabilan dan selektiviti.Pengdopan unsur logam berharga adalah kaedah biasa, dan unsur seperti Au dan Ag sering digunakan sebagai dopan untuk meningkatkan prestasi penderiaan gas serbuk zink oksida nano.Bahan penderiaan gas komposit nano oksida terutamanya termasuk SnO2 yang didop Pd, γ-Fe2O3 yang didop Pt, dan bahan pengesan sfera berongga berbilang elemen tambahan, yang boleh direalisasikan dengan mengawal bahan tambah dan suhu penderiaan untuk merealisasikan pengesanan elektif NH3, H2S dan CO. Selain itu, filem nano WO3 diubah suai dengan lapisan V2O5 untuk memperbaiki struktur permukaan berliang filem WO3, dengan itu meningkatkan sensitivitinya kepada NO2.

Pada masa ini, komposit graphene/nano-logam oksida telah menjadi hotspot dalam bahan sensor gas.Nanokomposit grafena/SnO2 telah digunakan secara meluas sebagai bahan pengesan ammonia dan penderiaan NO2.