金属氧化物半导体气敏传感器的研究和开发进展

综述了近期国内外金属氧化物半导体气敏传感器的研究和开发进展；阐述了半导体气敏材料的气敏作用及机理；展望了今后半导体气敏传感器技术的发展趋向。     

SnO2纳米材料气敏性能的研究进展

近年来,金属氧化物半导体气敏传感器已经广泛地应用于人们的日常生活中,并成为传感器领域的重要分支。其中,SnO_2是最早被研究的一类气敏材料,属于典型的n型半导体金属氧化物,具有制备简单、成本低廉、性质稳定等优点。主要介绍了SnO_2纳米材料气敏性能的研究进展,详细描述了该材料的气敏机理、改性手段,并对其实用化的前景进行了展望。     

金属氧化物半导体气敏传感器

主要介绍半导体气敏传感器的类型,金属氧化物半导体气敏传感器气敏原理和特性参数,了解贵金属的掺杂效应,即通过添加贵金属的方法,改善传感器的灵敏度和选择性,综述了金属氧化物半导体气敏传感器添加贵金属改性的研究进展。     

ZnSnO3气敏材料研究进展

作为一种重要的半导体气敏材料,ZnSnO_3气敏传感器被用于检测甲醛、丙酮、乙醇、三乙胺等气体。本文综述了近年来,不同方法制备的ZnSnO_3气敏材料以及金属和金属氧化物掺杂的ZnSnO_3气敏材料的研究进展,指出ZnSnO_3气敏材料的不足及未来的研究发展方向。     

金属氧化物半导体基三乙胺传感器研究进展

三乙胺是一种应用广泛但对人体有毒副作用的挥发性有机物,需要长期有效的监测,开发一种性能稳定、安全可靠的三乙胺气敏传感器,实现对环境中三乙胺气体浓度实时检测,对于三乙胺的安全储存、运输和使用等环节是至关重要的。金属氧化物半导体基气敏传感器具有制备简单、价格低廉、响应值高等优点,在三乙胺气体的检测中具有不可替代的作用。重点介绍了基于金属氧化物半导体的三乙胺传感器最新研究进展。综述了近年来包括掺杂、异质结、有机金属骨架和氧化还原石墨烯在内的关于金属氧化物半导体基三乙胺气敏材料的制备和性能等方面的研究成果。论述了金属氧化物半导体基复合材料对三乙胺气敏性能的机理。展望了金属氧化物基三乙胺气敏材料的未来研究方向。     

微纳结构二氧化锡气敏传感器的研究进展

二氧化锡(SnO_2)是一种重要的半导体气敏材料,特别是具有不同形貌的微纳结构SnO_2,由于其粒子尺寸小,比表面积大,成为广泛研究的气敏材料之一。简要介绍了SnO_2的晶体结构和传感机理,综述了近年来具有不同形貌的微纳结构SnO_2气敏传感器以及金属和金属氧化物掺杂的微纳结构SnO_2气敏传感器的研究进展,并对微纳结构SnO_2气敏传感器未来的研究方向和重点进行了展望。     

微纳结构二氧化锡气敏传感器的研究进展

二氧化锡(SnO_2)是一种重要的半导体气敏材料,特别是具有不同形貌的微纳结构SnO_2,由于其粒子尺寸小,比表面积大,成为广泛研究的气敏材料之一。简要介绍了SnO_2的晶体结构和传感机理,综述了近年来具有不同形貌的微纳结构SnO_2气敏传感器以及金属和金属氧化物掺杂的微纳结构SnO_2气敏传感器的研究进展,并对微纳结构SnO_2气敏传感器未来的研究方向和重点进行了展望。     

导电聚合物气敏传感器研究进展

气敏传感器是利用材料的气敏特性实现目标气体浓度检测的电子元器件,在生产安全、环境监测、临床医学等领域均有广泛应用。气敏材料主要分为金属氧化物半导体材料、导电聚合物(CP)材料、金属有机框架材料。导电聚合物因其成本低、易于合成,在室温下对氨气等有害气体表现出良好的响应的特点而受到广泛关注。近年来导电聚合物复合物的研究也极大地提高了导电聚合物的气敏性能。分析了导电聚合物电阻调控机理,重点介绍了近年来对氨气、二氧化氮、硫化氢等气体的导电聚合物及其复合物的气敏传感器的研究进展,简要介绍了导电高分子在甲醇、三乙胺、一氧化碳等气体检测中的研究情况,最后展望了导电聚合物在气体传感领域的应用前景。     

基于金属氧化物的乙醇检测气敏材料的研究进展

金属氧化物型半导体气体传感器是目前常用的乙醇检测手段,深入研究和改进金属氧化物型半导体材料是提升传感器性能的重要方式。本文首先论述了气敏检测的机理和影响因素,并综述了近年来发展的主要金属氧化物型半导体气敏材料,重点介绍了不同微观结构的Co₃O₄、ZnO、SnO₂及掺杂金属氧化物材料、氧化物异质结等的研究和发展情况,对它们的合成方法、结构特点以及结构与乙醇气敏性能之间的关系进行了探讨。分析表明,减小材料颗粒尺寸、构建大比表面积多孔结构、掺杂和复合改性,是提升金属氧化物材料气敏性能的有效措施。此外,基于传感器微小化的趋势,以微机电系统（MEMS）工艺为基础的微型传感器成为气体传感器的发展趋势。然而,目前针对金属氧化物气敏材料的制备依然缺乏一定的理论指导,气体检测缺乏相应的机理研究,亟需物理、化学、材料等多学科的相互结合,促进乙醇等半导体气体传感器的进一步发展。     

WO3纳米材料的制备及其气敏性能研究进展

WO3作为一种N-型宽禁带金属氧化物半导体,是电阻型气敏传感器材料中研究较为深入,具有良好发展潜力的材料之一。本文对目前WO3材料的制备和改性进行了梳理总结,并对其发展趋势进行了展望归纳。     

沸石及其复合物气体传感器的研究与应用

半导体金属氧化物是一种常见的气敏材料,以该类型材料作为敏感材料可以设计出具有不同传感原理的气体传感器,但选择性和灵敏度不佳却一直是该类气体传感器的不足。为了解决该问题,常将气敏材料与沸石进行复合,制备金属氧化物/沸石气体传感器,利用沸石独特的物理、化学特性来改善金属氧化物的气敏特性。近年来,许多研究者对金属氧化物/沸石气体传感器进行了研究,使该类传感器对目标气体的选择性与灵敏度均有了提升。为了更好地总结已有的研究内容,以气体传感器的检测原理为主线,对金属氧化物/沸石气体传感器进行了总结,结合沸石对气敏特性的改善进行归纳梳理,从传感器的制备方法、气敏特性和敏感机理等多方面进行了详细的整理和分析,为后续此类工作的开展提供基础。     

用于气体传感器的碳复合NiO敏感材料

二甲苯是工业生产中关键的化工原料，可用于生产油墨、涂料等，是一种典型的挥发性有机化合物。作为燃料、油漆的常用稀释剂，工业生产的常用溶剂，生活及生产过程中都避免不了与二甲苯进行接触。这种典型的挥发性有机化合物含量一旦接触超标就会对人类的身体健康造成威胁，因此二甲苯气体的检测很有必要。目前，许多金属氧化物半导体和碳材料都被认为是有潜力的气体传感材料，但是由于对传感器的性能要求会不断提高，研究新型的气体传感材料尤为重要。碳材料如石墨烯、碳纳米材料出现后，为敏感材料的研发开辟了新的方向。本文采用水热反应法成功合成出了荧光碳纳米材料复合的NiO，并研究了材料的传感性能。结果表明材料对二甲苯具有良好的响应，紫外光激发及最佳工作温度条件下对1.3μL/L二甲苯灵敏度可以达到2.9，检测下限可以达到0.215μL/L，对SO₂、丙酮、甲苯、甲醛等干扰气体具有选择性，响应时间29s，恢复时间31s。     

氧化锌的合成、结构表征与气敏性能研究

以锌粉为原料,采用燃烧法合成六方晶系氧化锌。采用X射线衍射仪对ZnO样品进行了结构表征。对样品的气敏元件进行了在甲醇、乙醇、丙酮气体中的气敏性能测试,该类元件属于金属氧化物半导体气敏元件。对浓度范围为5～200 mg/kg的甲醇、乙醇、丙酮气体测试表明,所有气敏元件在相同工作电压下对乙醇的灵敏度大于其他气体。该气敏元件对甲醇、乙醇、丙酮气体具有较好的气敏性能,并且具有很短的响应时间。     

A novel ethanol sensor with high response based on one-dimensional YFeO3 nanorods

As the cognition of metal oxide semiconductor becomes deeper and deeper, their excellent sensing ability has also been demonstrated. The gas sensors with metal oxide semiconductor as basis materials have become a hot topic at present. Enhancing the sensitivity and reducing the test limit of the sensor are exceedingly important topic. It is crucial to regulate the morphology of metal oxide semiconductor materials to improve the gas sensing performance. Low-dimensional materials such as quantum dots, one-dimensional nanowires and nanorods usually show the excellent gas-sensitive properties. In this work, one-dimensional YFeO₃ nanorods were synthesized by electrospinning technology. The one-dimensional rod-like structure enables more active sites to be exposed on the surface of materials, which can effectively promote the adsorption process of the YFeO₃ nanorods to the test gases, so as to improve the gas sensing performance. Found by testing the gas sensitivity, YFeO₃ nanorods responds far better to ethanol than other tested gases. The response and recovery time of YFeO₃ nanorods to 100 ppm ethanol at 350 °C was approximately 19 s and 9 s, respectively. It indicates that the response and recovery ability of YFeO₃ nanorods to ethanol were excellent. The study can provide technical reference for subsequent preparation of remarkable performance ethanol sensor and enrich the materials category of gas sensor fields.     

SnO2 submicron porous cube derived from metal-organic framework for n-butanol sensing at room temperature

SnO₂ is a typical metal oxide semiconductor gas sensitive material, which has been studied deeply. However, pure SnO₂ sensing materials usually have good performance at high operating temperatures. In this study, we reported an n-butanol sensor with high selectivity and fast response based on SnO₂ submicron porous cube prepared by heating and decomposing the Sn-based metal-organic framework material (Sn-MOF) in air at a certain temperature. SnO₂ submicron porous cube prepared at 450 °C shows good response and selectivity for n-butanol. And it has a response (%) of 175% to 100 ppm n-butanol and a relatively fast response/recovery time of 184 s/183 s at room temperature. The (110) crystal plane with sufficient oxygen-rich vacancy can adsorb O₂ and n-butanol molecules more effectively. Therefore, its sensitivity to n-butanol gas can be significantly improved. This work provides a good idea for further research on pure metal oxide semiconductor room temperature gas sensors.     

Light-activated room-temperature gas sensors based on metal oxide nanostructures: A review on recent advances

Many recent efforts are directed toward developing high-performance gas sensors based on metal oxide nanostructures operating at room temperature, as it lowers the power consumption, simplifies the device fabrication as well as improves the safety and stability of the sensors. The light-activated gas sensing technology was intensively studied because of its high effectiveness in improving the gas sensing performance of metal oxide nanostrctures at room temperature. This review is covers comprehensive advances in the emerging and feasible approaches for improving nanostructured metal oxide-based gas sensors by light activation, especially the progresses made in the last five years. We first summarize the effects of light-activation on gas sensing behavior of metal oxide nanostructures with some new insights into the related mechanisms. For enhancing the light-activated gas-sensing performance some possible strategies are then introduced, which include the modification of the size, dimension, nanoarchitecture, porous or hierarchical structure and doping or defect engineering, as well as the construction of nanocomposite sensing materials. Finally, some recent developments in light source and device structure design towards low power gas sensor systems are discussed. We hope that this review would provide some useful information to the design of light-activated metal oxide gas sensors operating at room temperature.