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纳米氧化物在气体传感器材料的应用分析
来源:智钛纳米 2022-12-17 236
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    1、纳米氧化锡(JR-S30)气体传感材料

    氧化锡(SnO2)(JR-S30)是一种普敏型气敏材料,对乙醇、 H2S、CO等气体均有很好的灵敏性,其气敏性能取决于材料粒径和比表面积,因此控制SnO2,纳米粉体颗粒的尺寸是提升气敏性能的关键;研究者基于介孔和大孔纳米氧化锡粉体,制备了厚膜传感器,其对CO的氧化有更高的催化活性,也就意味着更高的气体传感活性。另外,纳米多孔结构因其构造上的大比表面积、丰富的气体扩散和质量传输通道等特点,已经成为气体传感材料设计中的热点。

    2 纳米氧化铁(VK-E01)气体传感材料

    氧化铁(Fez03)(VK-E01)有两种晶型:a-Fe2O3(VK-E01):和y-Fe2O3(VK-E02)均可以作为气敏材料,但两者的气敏性能有着较大的差异。a-Fe2O3(VK-E01)属于刚玉结构,物理性质稳定,其气敏机理为表面控制型,灵敏性较低;y-Fe203(VK-E01)则属于尖晶石型结构,处于亚稳态,其气敏机理主要为体电阻控制型,灵敏性好而稳定性较差,易转变为a-Fe2O3而降低气敏性能。目前的研究集中于优化合成条件以控制Fe2O3纳米材料的形貌,进而筛选得到合适的气敏材料,如a-Fez03纳米束、多孔a-Fe2O3(VK-E01):纳米棒、单分散a-Fe2O3纳米结构、介孔a-Fe203纳米材料等。

    4、纳米氧化钨(VK-W50)气体传感材料

    氧化钨(wO3;)(VK-W50)是过渡金属化合物半导体材料,因其具有良好的气敏特性而得到广泛研究和应用。WO3:有三斜晶系,正斜方晶等稳定结构。研究者用以介孔SnO2(JR-S30),为模板的纳米浇铸法制备了超细W03(VK-W50)纳米颗粒,发现平均尺寸为5nm的单斜品系WO3。纳米颗粒的气体传感性能较好,电泳沉积WO3;纳米颗粒所得传感器对低浓度N02有很高的响应。通过离子交换一水热途径合成了均匀分布六方相WO3纳米簇,气敏性能测试结果表明WO3;纳米簇气敏元件工作湿度低,且对丙酮、三甲胺有很高的灵敏度和理想的响应恢复时间,显示出该材料较好的应用优势。

    5, 纳米氧化物复合气体传感材料

    纳米氧化物传感材料的气敏性能可通过掺杂加以改善,掺杂不仅可以调节材料的电导率,还可以提升材料的稳定性和选择性。贵金属元素掺杂是一种常用手段,如 Au、Ag等元素常被用作掺杂剂来改善纳米氧化锌(VK-J30)的气体传感性能。纳米氧化物复合气体传感材料主要有Pd搀杂 SnO2(JR-S30)的气体传感器、Pt掺杂对y-Fe2O3(VK-E02)气体传感器、多元素添加的In2O3空心球传感材料,通过控制添加剂和传感温度可实现其对NH3、H2S和CO的选择性检测。此外,通过表而修饰,WO3(VK-W50)薄膜表面修饰一层V2O5以改善 WO3薄膜的多孔性表面结构,进而提升其对NO,的灵敏度;目前,石墨烯/纳米氧化物复合材料成为气体传感器材料研究的热点,石墨烯/SnO2(JR-S30)纳米复合材料已广泛用作氨的检测和NOz传感材料。

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