Si sensorë kryesorë të gazit në gjendje të ngurtë, sensorët e gazit gjysmëpërçues nano oksid metali përdoren gjerësisht në prodhimin industrial, monitorimin e mjedisit, kujdesin shëndetësor dhe fusha të tjera për ndjeshmërinë e tyre të lartë, koston e ulët të prodhimit dhe matjen e thjeshtë të sinjalit.Aktualisht, kërkimi mbi përmirësimin e vetive të ndjeshmërisë së gazit të materialeve ndijuese të nanooksidit metalik fokusohet kryesisht në zhvillimin e oksideve metalike në shkallë nano, të tilla si nanostruktura dhe modifikimi i dopingut.

Materialet ndijuese gjysmëpërçuese të nanooksidit të metalit janë kryesisht SnO2, ZnO, Fe2O3, VO2, In2O3, WO3, TiO2, etj. Komponentët e sensorëve janë ende sensorët e gazit rezistent më të përdorur, sensorët e gazit jo-rezistent gjithashtu po zhvillohen më shpejt.

Aktualisht, drejtimi kryesor i kërkimit është përgatitja e nanomaterialeve të strukturuara me sipërfaqe të madhe specifike, të tilla si nanotubat, grupet nanoshodra, membranat nanoporoze, etj. për të rritur kapacitetin e absorbimit të gazit dhe shkallën e difuzionit të gazit, dhe në këtë mënyrë të përmirësojë ndjeshmërinë dhe shpejtësinë e reagimit. ndaj gazit të materialeve.Dopingu elementar i oksidit të metalit, ose ndërtimi i sistemit nanokompozit, përbërësit e futur dopant ose të përbërë mund të luajnë një rol katalitik dhe gjithashtu mund të bëhen një bartës ndihmës për ndërtimin e nanostrukturës, duke përmirësuar kështu performancën e përgjithshme të ndjeshmërisë së gazit të sensorit. Materiale.

1. Materialet ndijuese të gazit të përdorura Nano Oksid kallaji (SnO2)

Oksidi i kallajit (SnO2) është një lloj materiali i përgjithshëm i ndjeshëm ndaj gazit.Ka ndjeshmëri të mirë ndaj gazrave si etanoli, H2S dhe CO. Ndjeshmëria e tij ndaj gazit varet nga madhësia e grimcave dhe sipërfaqja specifike.Kontrolli i madhësisë së nanopluderit SnO2 është çelësi për përmirësimin e ndjeshmërisë ndaj gazit.

Bazuar në pluhurat mezoporoz dhe makroporoz të nanooksidit të kallajit, studiuesit përgatitën sensorë me film të trashë që kanë aktivitet më të lartë katalitik për oksidimin e CO, që do të thotë aktivitet më i lartë i ndjeshmërisë së gazit.Për më tepër, struktura nanoporoze është bërë një pikë e nxehtë në hartimin e materialeve që ndjejnë gazin për shkak të SSA-së së madhe, kanaleve të pasura të difuzionit të gazit dhe transferimit të masës.

2. Materialet ndijuese të gazit të përdorur Nano oksid hekuri (Fe2O3)

Oksid hekuri (Fe2O3)ka dy forma kristalore: alfa dhe gama, të cilat të dyja mund të përdoren si materiale ndijuese të gazit, por vetitë e tyre ndijuese të gazit kanë dallime të mëdha.α-Fe2O3 i përket strukturës së korundit, vetitë fizike të të cilit janë të qëndrueshme.Mekanizmi i tij i sensorit të gazit kontrollohet nga sipërfaqja dhe ndjeshmëria e tij është e ulët.γ-Fe2O3 i përket strukturës spineli dhe është metastabile.Mekanizmi i tij i ndjeshmërisë së gazit është kryesisht kontrolli i rezistencës së trupit. Ka ndjeshmëri të mirë, por stabilitet të dobët dhe është i lehtë për t'u ndryshuar në α-Fe2O3 dhe për të reduktuar ndjeshmërinë ndaj gazit.

Kërkimi aktual fokusohet në optimizimin e kushteve të sintezës për të kontrolluar morfologjinë e nanogrimcave Fe2O3, dhe më pas ekzaminimin për materiale të përshtatshme të ndjeshme ndaj gazit, të tilla si nanotrarët α-Fe2O3, nanoshkopinjtë porozë α-Fe2O3, nanostrukturat monodisperse α-Fe2O3, mezoporet α-Fe2O3 nanomateriale etj.

3. Materialet ndijuese të gazit të përdorura Nano oksidi i zinkut (ZnO)
Oksidi i zinkut (ZnO)është një material tipik i kontrolluar nga sipërfaqja i ndjeshëm ndaj gazit.Sensori i gazit me bazë ZnO ka një temperaturë të lartë funksionimi dhe selektivitet të dobët, duke e bërë atë shumë më pak të përdorur se nanopolurat SnO2 dhe Fe2O3.Prandaj, përgatitja e strukturës së re të nanomaterialeve ZnO, modifikimi i dopingut të nano-ZnO për të reduktuar temperaturën e funksionimit dhe për të përmirësuar selektivitetin është fokusi i kërkimit mbi materialet ndijuese të gazit nano ZnO.

Aktualisht, zhvillimi i elementit ndijues të gazit nano-ZnO me një kristal është një nga drejtimet kufitare, siç janë sensorët e gazit nanorodosh me një kristal ZnO.

4. Materialet ndijuese të gazit të përdorura Nano oksid indiumi (In2O3)
Oksid indiumi (In2O3)është një material ndijues i gazit gjysmëpërçues të tipit n.Krahasuar me SnO2, ZnO, Fe2O3, etj., ka hendek të gjerë brezi, rezistencë të vogël dhe aktivitet të lartë katalitik dhe ndjeshmëri të lartë ndaj CO dhe NO2.Nanomaterialet poroze të përfaqësuara nga nano In2O3 janë një nga pikat e nxehta të kërkimit të fundit.Studiuesit sintetizuan materiale të porositura mezoporoze In2O3 me anë të replikimit të shabllonit mezoporoz të silicës.Materialet e fituara kanë qëndrueshmëri të mirë në intervalin 450-650 °C, kështu që ato janë të përshtatshme për sensorë gazi me temperatura më të larta funksionimi.Ata janë të ndjeshëm ndaj metanit dhe mund të përdoren për monitorimin e shpërthimit të lidhur me përqendrimin.

5. Materialet ndijuese të gazit të përdorura Nano Oksid Tungsten (WO3)
Nanogrimcat WO3është një material gjysmëpërçues i përbërë nga metali në tranzicion i cili është studiuar dhe aplikuar gjerësisht për vetitë e tij të mira të ndjeshmërisë së gazit.Nano WO3 ka struktura të qëndrueshme si triklinike, monoklinike dhe ortorhombike.Studiuesit përgatitën nanogrimcat WO3 me metodën e derdhjes nano duke përdorur SiO2 mezoporoze si shabllon.U zbulua se nanogrimcat monoklinike WO3 me një madhësi mesatare prej 5 nm kanë performancë më të mirë të ndjeshmërisë së gazit dhe çiftet e sensorëve të fituar nga depozitimi elektroforetik i nanogrimcave WO3 Përqendrimet e ulëta të NO2 kanë një përgjigje të lartë.

Shpërndarja homogjene e nanoklustereve të fazës gjashtëkëndore WO3 u sintetizua me metodën e shkëmbimit të joneve-hidrotermale.Rezultatet e testit të ndjeshmërisë ndaj gazit tregojnë se sensori i gazit me nanokluster WO3 ka temperaturë të ulët funksionimi, ndjeshmëri të lartë ndaj acetonit dhe trimetilaminës dhe kohë ideale të rikuperimit të përgjigjes, duke zbuluar një perspektivë të mirë aplikimi të materialit.

6. Materialet ndijuese të gazit të përdorur Nano dioksid titani (TiO2)
Dioksidi i titanit (TiO2)Materialet ndijuese të gazit kanë avantazhet e stabilitetit të mirë termik dhe procesit të thjeshtë të përgatitjes dhe gradualisht janë bërë një tjetër material i nxehtë për studiuesit.Aktualisht, kërkimi mbi sensorin e gazit nano-TiO2 fokusohet në nanostrukturën dhe funksionalizimin e materialeve ndijuese TiO2 duke përdorur nanoteknologjinë në zhvillim.Për shembull, studiuesit kanë bërë fibra të zbrazëta TiO2 në shkallë mikro-nano me anë të teknologjisë së elektrotjerrjes koaksiale.Duke përdorur teknologjinë e parapërzierjes së flakës së ndenjur, elektroda kryq vendoset në mënyrë të përsëritur në një flakë të ndenjur të parapërzier me tetraizoprooksid titani si pararendës, dhe më pas rritet drejtpërdrejt për të formuar një membranë poroze me nanogrimca TiO2, e cila është përgjigje e ndjeshme ndaj CO. Njëkohësisht rritet TiO2 i porositur grup nanotubash me anodizim dhe e zbaton atë në zbulimin e SO2.

7. Kompozita nano okside për materialin ndijues të gazit
Vetitë e ndjeshmërisë së gazit të materialeve ndijuese të pluhurave nano okside metalike mund të përmirësohen me doping, i cili jo vetëm rregullon përçueshmërinë elektrike të materialit, por gjithashtu përmirëson stabilitetin dhe selektivitetin.Dopingu i elementeve të metaleve të çmuar është një metodë e zakonshme dhe elementë të tillë si Au dhe Ag përdoren shpesh si dopantë për të përmirësuar performancën e ndjeshmërisë së gazit të pluhurit nano oksid zinku.Materialet ndijuese të gazit kompozit nano oksid kryesisht përfshijnë SnO2 të dopuar me Pd, γ-Fe2O3 të dopuar me Pt ​​dhe material ndijues të sferës së zbrazët të shtuar me shumë elementë In2O3, të cilat mund të realizohen duke kontrolluar aditivët dhe sensorin e temperaturës për të realizuar zbulimin zgjedhor të NH3, H2S dhe CO Përveç kësaj, filmi nano WO3 modifikohet me një shtresë V2O5 për të përmirësuar strukturën sipërfaqësore poroze të filmit WO3, duke përmirësuar ndjeshmërinë e tij ndaj NO2.

Aktualisht, kompozitat grafen/nano-oksid metali janë bërë një pikë e nxehtë në materialet e sensorëve të gazit.Nanokompozitet grafeni/SnO2 janë përdorur gjerësisht si materiale për zbulimin e amoniakut dhe sensorin e NO2.