Trong các oxit kim loại bán dẫn, ZnO đã và đang được nghiên cứu, ứng dụng rộng rãi trong cảm biến khí, với đặc tính phát hiện ra nhiều loại khí độc như CO, NH3, NOx và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC). Tuy nhiên, với đặc trưng độ nhạy rộng với nhiều loại khí khác nhau nhưng lại làm cho ZnO mất đi tính chọn lọc đối với một loại khí nhất định. Do đó, việc nâng cao tính chọn lọc, cũng như hạ nhiệt độ làm việc của cảm biến là một trong những thách thức lớn đối với các nhà khoa học.
Nhiều nghiên cứu đã cho thấy việc biến tính bề mặt ZnO bằng ZnFe2O4 là một cách hiệu quả để tăng cường các thuộc tính của ZnO. Vi cầu rỗng ZnO đã được trang trí bởi các hạt nano ZnFe2O4 tạo nên cấu trúc dị thể bằng
phương pháp hai bước dễ dàng. Hình 1.15 Mô tả sơ đồ minh họa sự hình thành cấu trúc dị thể ZnO/ZnFe2O4 sử dụng phương pháp hai bước dễ dàng.
Hình 1.15. Sơ đồ minh họa sự hình thành cấu trúc dị thể ZnO/ZnFe2O4 sử dụng
phương pháp hai bước dễ dàng[14].
Kêt quả đo nhạy khí cho cảm biến trên cấu trúc ZnO vi cầu rỗng, độ đáp ứng tối đa ở nhiệt độ hoạt động tối ưu (350°C) là 5,4. Đối với cảm biến dựa trên ống nano ZnFe2O4, đáp ứng tối đa với 100 ppm acetone là 9,1, thu được tại 225°C. Khi nhiệt độ làm việc là 250°C, cảm biến dựa trên vật liệu tổng hợp ZnO/ZnFe2O4 đạt mức đáp ứng tối đa là 16.8. Đáng chú ý là nhiệt độ hoạt động tối ưu của cảm biến dựa trên ZnFe2O4 và vật liệu tổng hợp ZnO/ZnFe2O4 thấp hơn nhiều so với cảm biến dựa ZnO tinh khiết.
Hình 1.16. Sự phụ thuộc độ đáp ứng vào nhiệt độ của cấu trúc ZnO, ZnFe2O4 và vật