基于纳米材料的气体传感器的研究进展.pdf

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1、2013年第32卷第5期传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)?＼、综述与评论、}基于纳米材料的气体传感器的研究进展张小秋，汪元元，张柯，何丹农，(1．上海交通大学材料科学与工程学院。上海200240；2．上海纳米技术及应用国家工程研究中心。上海200241)摘要：简要地概括了气体传感器的工作原理和主要特性，并着重介绍了纳米金属氧化物气体传感器、纳米金属颗粒气体传感器、有机高分子气体传感器和碳纳米管气体传感器这4种气体传感器的工作原理、研究进展以及发展动向。简要地揭示了纳米气体传感器的不足之

2、处，并阐释了这几种纳米气体传感器的未来发展趋势。关键词：气体传感器；纳米金属氧化物；纳米金属颗粒；聚合物；碳纳米管中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2013)05--0001--05Researchprog：ressoflgassensorsbased0nnanometermaterialsZHANGXiao。qiu，WANGYuan．yuan。，ZHANGKe。，HEDan-nong，(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiJiaoTongUniv

3、ersity，Shanghai200240，China；2．NationalEngineringResearchCenterforNanotechnology，Shanghai200241，China)Abstract：Workingprincipleandmaincharacteristicsofgassensorsarebrieflyoutlined，andworkingprinciple，researchprogressanddevelopmenttrendsoffourkindsofgassensors，e．g．nano-metalo

4、xidegassensors，nano。metalparticlesgassensors，organicpolymergassensorsandcarbonnanotubegassensorsarefocusedon．Inadequaciesofnanogassensorsarebrieflyrevealedandthedevelopmentfiendinthefutureofthesetypesofnanogassensorsisexplained．Keywords：gassensors；nano—metaloxide；nano—metal

5、particle；polymer；carbonnanotube0引言的研究致力于减小金属氧化物的尺寸，以纳米颗粒和纳米气体传感器是指利用各种化学、物理效应将气体成分、线的形式存在使其达到nm级别。体积分数按一定规律转换成电信号输出的器件。近年来，本文主要概括了气体传感器的工作原理和主要特性，气体传感器已经被广泛应用于检测和监控不同的气体和有并着重介绍了纳米金属氧化物、纳米金属颗粒、有机聚合物机蒸气，包括有毒的或易爆炸的气体、湿度和气味⋯检测。和碳纳米管等4种纳米材料制备的气体传感器的发展动例如：CO2，CO，SO2，02，03，H2，Ar，N

6、2，H20，甲醇，乙醇，异向。最后，简要地揭示了纳米气体传感器的不足之处，并阐丙醇等。气体传感器主要应用在汽车工业：有毒和可燃性释了这几种纳米气体传感器未来发展趋势。气体检测、食品和饮料加工、医疗诊断等领域。1纳米金属氧化物气体传感器目前，制备气体传感器的材料仍以半导体氧化物为主，SeiyamaT最早制备出了ZnO薄膜气体传感器并将但其较高的工作温度常常限制了这种类型传感器的使用。其应用到可燃性气体的检测中。从那时起，人们发明了更为此，研究者提出改变氧化物的晶体形状和晶体取向等结多的技术去提高气体传感器的灵敏度、选择性、稳定性以及构参数的建议

7、。同时，纳米结构材料由于能够降低工作响应速度，并降低气体传感器的恢复时间。温度，消耗更少的能量以及操作更安全等优势已被广泛用目前已广泛研究用于气体传感器材料的金属氧化物比于制作气体传感器。纳米结构材料最主要的特征就是特别例如图l。实际情况中，可以根据电子结构来选择金属氧高的比表面积，这将有利于传感器的检测层与被检测气体化物用于检测气体。之间充分接触，从而增加传感器的灵敏度。因此，越来越多半导体金属氧化物气体传感器由于不与检测气体发生收稿日期：2012—10—18基金项目：国家自然科学基金资助项目(21071098)；国家国际科技合作资助项目(

8、0102011DFAS0530)2传感器与微系统第32卷图1使用最多的10种氯化物材料Fig1ThetoptenusedoxidematerialsE‘]图2传感器