Trong những năm gần đõy, quỏ trỡnh cụng nghiệp húa, hiện đại húa đang diễn ra ngày càng nhanh, bờn cạnh những mặt tớch cực mà nú mang lại như làm cho đời sống vật chất và tinh thần của con người ngày một tăng lờn, tạo ra nhiều việc làm cho người dõn, v.v. Tuy nhiờn, một trong những hệ lụy mà nú mang lại là mụi trường ngày càng bị ụ nhiễm nghiờm trọng trong đú phải kể đến khớ CO2. Thụng thường khớ CO2 cú mặt trong khụng khớ với nồng độ 388 ppm. CO2 là khớ gõy ra hiệu ứng nhà kớnh và hệ quả của nú là sự núng lờn của trỏi đất. Cỏc số liệu thống kờ đó chỉ ra rằng, từ năm 1958 đến nay, nồng độ khớ CO2 trong khụng khớ tăng lờn đỏng kể do cỏc hoạt động của con người gõy ra [95]. Nồng độ khớ CO2 cho phộp trong mụi trường làm việc bảo đảm sức khỏe ở mức 5000 ppm [29]. Việc kiểm soỏt tốt nồng độ khớ CO2 trong mụi trường sống cũng như trong cỏc quỏ trỡnh sản xuất cú liờn quan đến sự phỏt thải của nú, từ đú đưa ra cỏc giải phỏp can thiệp kịp thời là hết sức cần thiết.
74
Cảm biến khớ CO2 được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khỏc nhau như kiểm soỏt chất lượng khụng khớ trong cụng nghiệp, nụng nghiệp, chế biến thực phẩm cũng như trong cảnh bỏo nguy cơ chỏy, nổ. Patel và cỏc cộng sự đó phỏt triển được cảm biến đo khớ CO2 trờn cơ sở màng mỏng ITO [89]. Loại cảm biến này cú thể đo nồng độ khớ CO2 trong dải từ 200 ppm đến 1000 ppm, ở nhiệt độ làm việc tối ưu là 300 oC. Hoefer và cộng sự đó phỏt hiện ra rằng cảm biến sử dụng vật liệu SnO2 cú thể đo khớ CO2 ở dải nồng độ từ 1000-10.000 ppm, ở nhiệt độ làm việc là 270 oC [135]. Tuy nhiờn, loại cảm biến này cú độ nhạy tốt trong dải nồng độ từ 2000 đến 5000 ppm, ngoài khoảng này độ nhạy của cảm biến rất kộm. Độ nhạy của cảm biến loại này là như nhau khi đo nồng độ 1000 ppm và 2000 ppm CO2. Gần đõy, Kim và cộng sự đó cải thiện đặc trưng nhạy khớ CO2 của cảm biến sử dụng vật liệu SnO2 pha tạp với La2O3 và xử lý nhiệt ở nhiệt độ 1000 oC [32]. Độ nhạy của cảm biến này tăng lờn đỏng kể. Tuy nhiờn, độ chọn lọc của cảm biến loại này chưa được nghiờn cứu. Hơn thế nữa, nhiệt độ xử lý 1000 oC là quỏ cao đối với một số loại điện cực. Ngoài ra, một số vật liệu bỏn dẫn khụng truyền thống cũng đó được nghiờn cứu nhằm ứng dụng cho cảm biến khớ CO2. Lee và cộng sự đó nghiờn cứu cảm biến khớ CO2 trờn cơ sở vật liệu BaTiO3 và BaTiO3- La2O3 [86]. Cảm biến loại này cú độ nhạy khỏ cao, tuy nhiờn chỳng hoạt động ở nhiệt độ rất cao khoảng 550 oC.
Krishnakumar và cộng sự đó chế tạo cảm biến khớ CO2 trờn cơ sở dõy nano CdO chế tạo bằng phương phỏp húa học [130]. Cảm biến này hoạt động ở nhiệt độ tương đối thấp (250 oC), thời gian đỏp ứng và hồi phục khỏ ngắn. Tuy nhiờn, cảm biến này hoạt động ở dải nồng độ tương đối cao từ 2000-50.000 ppm thể tớch khớ CO2. Ngoài ra, Mulmi đó thành cụng trong việc chế tạo cảm biến trờn cơ sở vật liệu perovskite cú khả năng nhạy với khớ CO2 ở nồng độ thấp (0-1500 ppm) [127]. Cảm biến này lại cú hạn chế là nhiệt độ làm việc rất cao (500-700 oC) nờn cụng suất tiờu thụ lớn và khú ứng dụng trong thực tế. Bờn cạnh cảm biến trờn cơ sở vật liệu oxit kim loại bỏn dẫn truyền thống thỡ gần đõy cảm biến khớ CO2 cũn được nghiờn cứu phỏt triển dựa trờn transistor hiệu ứng trường (FET) [71] hoạt động ở nhiệt độ phũng hoặc cảm biến trờn cơ sở súng õm bề mặt (SAW) [26]. Cỏc cảm biến này cú ưu điểm là hoạt động ổn định, nhiệt độ làm việc thấp và cú thể tớch hợp để phỏt hiện đồng thời nhiều loại khớ. Tuy nhiờn, cụng nghệ chế tạo loại cảm biến này tương đối phức tạp.
Marsal và cộng sự đó nghiờn cứu phỏt triển cảm biến CO2 trờn cơ sở vật liệu LaOCl và SnO2 pha tạp LaOCl khỏ thành cụng [8-9]. Cảm biến này khụng những cú độ nhạy cao (cao nhất cho đến nay), mà cũn cú độ chọn lọc khỏ tốt và nhiệt độ làm việc thấp khoảng 260 oC.
75
Vỡ vậy, đõy là một vật liệu tiềm năng cho những nghiờn cứu tiếp theo nhằm ứng dụng cho việc cải thiện tớnh chất cảm biến nhạy khớ CO2.