一、研究背景

气体传感技术在各种应用中发挥着至关重要的作用，特别是在医疗保健领域。其中NO和NO2是该领域具有重要意义的两种特定目标气体。在气体传感器中，基于SMO的气体传感器因其高灵敏度、制造简单、小型化、便携性和实时监测等独特特性而受到广泛关注。它们被广泛用作商业传感器，因为它们具有广泛的电子、化学和物理特性。SMO气体传感器的工作原理是基于传感材料表面与目标气体分子相互作用时发生的吸附和解吸过程。电子和空穴的运动受材料的尺寸和几何形状的影响；因此，传感层通常决定灵敏度和选择性。

基于此，纳米结构的SMOs因其具有新的物理和化学性质以及具有大量活性位点的大比表面积，有利于目标气体的快速吸附和反应而受到广泛关注。纳米纤维作为纳米结构之一，具有高灵敏度、快速响应等传感性能。形成气敏层的纳米纤维垫具有孔隙率高、表面体积比大的特点，而且纳米纤维中的金属氧化物晶体可以非常小在形成纳米纤维的不同策略中，通过静电纺丝技术制造纳米纤维已成为提高气体传感器性能的一个有前途的平台这些纳米纤维具有独特的形态和结构特征，显著影响传感器的灵敏度、选择性和稳定性。静电纺丝为气体传感器的发展提供了许多好处，包括高结晶结构，贵金属掺杂的潜力，具有竞争力的生产率，以及创造各种结构（如核壳和空心）的能力本文综述了静电纺丝设备制备SMOs纳米纤维中一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）的检测方法。为了控制纳米纤维的尺寸和均匀性，在前驱体的制备过程中使用了聚合物。随后，电纺膜进行煅烧处理，得到最终的纳米纤维SMO材料通过静电纺丝的方法，利用纳米纤维为不同的应用开发灵敏和选择性的气体传感器，这方面的研究非常广泛然而，只有少数研究关注于检测NO。

在本综述中，我们考虑了NO2气体，因为NO具有高活性，可转化为NO2。此外，长时间暴露于NO2浓度超过3ppm的环境中超过8小时可导致严重的呼吸系统并发症。因此，采取措施防止这种暴露是至关重要的。此外，考虑到电阻式气体传感器的检测依赖于表面吸附和解吸过程，我们深入研究了静电纺丝参数对纳米纤维结构形成的影响。因此，表面形貌、传感层结构及其组成在与目标气体分子的相互作用中非常重要。我们全面概述了常用的金属氧化物纳米纤维及其与其他材料的复合材料，所有这些材料都是用静电纺丝方法制造的，特别关注NO和NO2的检测。最后，提出了通过优化技术增强纳米纤维结构的未来前景和潜在策略，并提出了改进的制备方法。未来的进展旨在显著提高金属氧化物气体传感器在检测氮氧化物气体方面的性能。因此，这项研究的意义是深远的，并对推进医疗技术有很大的希望。

二、摘要

基于纳米结构半导体金属氧化物（SMO）材料的气体传感器由于其相对于其他材料的高灵敏度、稳定性、可负担性、快速响应和简单性等优点，已被广泛研究作为关键部件。然而，SMO材料在高温下工作的困难、在低浓度下的响应和它们的选择性是检测气体的巨大挑战。因此，研究人员并没有停止开发基于mos的高性能新型气体传感器的探索。本文首先强调了一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）检测对人类健康的重要性，并解决了与现有方法有效检测它们相关的挑战。随后，讨论了SMO气体传感器的工作机理，分析了SMO气体传感器的结构和制造技术，重点讨论了静电纺丝设备技术，以及SMO气体传感器的优点、难点和结构设计挑战。综述了通过调整制作参数来提高传感性能的研究。最后，揭示了基于SMO的气体传感器检测NOx的问题和潜力，并指出了未来的可能性。

三、结论

本文概述了这些传感器的结构设计、制造过程、性能评估和组成属性。本综述的主要焦点之一在于描述各种静电纺丝参数、所得材料结构和成分之间复杂的相互作用，以及它们对两种目标气体的灵敏度的共同影响。

这一分析强调了该领域未来研究努力可能追求的迫在眉睫的轨迹，特别强调两个关键方向。首先，通过创新的设计和新颖的结构来降低气体检测限制的追求预计将是一个引人注目的途径。这需要利用纳米级工程原理来改进传感膜，从而实现更高的灵敏度，并将检测阈值降低到低ppb范围。NO气体的检测极限是诊断应用的一个挑战，这就是为什么到目前为止还没有实用的SMO传感器可用于在低范围内检测NO。

值得注意的是，这一领域的巨大进步源于制造技术的进步，这些技术提供了对纳米颗粒特性的更好控制。其次，努力提高这些传感器的选择性和精度，即使在高湿度条件下也能提高精度，这是一个最重要的目标。在低温条件下实现这一目标需要深入了解材料选择，特别是其表面反应性，这极大地影响了选择性。虽然该领域在创造金属氧化物和特定分析物之间的选择性相互作用方面取得了显着进展，但应用传感材料的更广泛前景往往在这方面提出挑战。然而，在具有不同组成、亚稳相、固溶体、混合氧化物和异质结的SMOs中观察到提高选择性的潜在途径，所有这些都有助于材料的独特响应。必须强调的是，在评估用于呼吸分析等应用的新兴传感材料的灵敏度和检测极限时，必须在呼吸真实的条件下进行评估。这需要模拟高相对湿度水平和气体混合物中的相关分析物浓度。这种考虑确保了传感器性能在真实场景下的实用性和可靠性。

展望未来，先进传感制造方法的融合，特别是利用静电纺丝设备技术，在发现具有多功能属性的新型气敏材料方面具有很大的希望。这些特性包括独特的结构、电气和物理特性，从而协同提高传感器的性能。静电纺丝的多功能性允许创建固体，空心和核壳纤维，具有精确控制的结构和成分，从而为下一代气体传感器领域的创新和进步提供了非凡的机会，以检测关键气体，如NO和NO2。

图1.基于SMOs纳米纤维的非侵入性和易于使用的传感器示意图，用于检测呼出气体。

图2.静电纺丝装置方案

图3.静电纺丝制备纳米纤维中微珠的形成(a)煅烧前，(b)煅烧后ZnO/CdO纳米纤维的FESEM图像，(c) ZnO/CdO在不同温度下对33 ppm NO的响应。