スピネルフェライト（MFE2O4）化学ベースのガスセンサーの最近の進歩

ガス検知技術は、環境の安全性と反応性ガスによって引き起こされる人間の健康に対する懸念が高まっているため、近年、大きな注目を集めています。特に、スピネル構造を持つ金属酸化物半導体であるスピネルフェライト（MFE2O4）は、ガスセンシングアプリケーションの有望な材料として浮上しています。このレビュー記事は、スピネルフェライトベースのガスセンサーの最新の開発の概要を提供することを目的としています。これは、標的ガス分子とセンサー材料の表面との相互作用を含むスピルフェライトセンサーのガスセンシングメカニズムについて議論することから始めます。その高い表面積、調整可能なバンドギャップ、優れた安定性など、スピネルフェライトのユニークな特性は、ガスセンシング機能に貢献しています。この記事は、微細構造、要素ドーピング、ヘテロ構造材料などのさまざまな側面に焦点を当てた、スピネルフェライトに基づいたガスセンサーの最近の進歩を掘り下げます。スピネルフェライトの微細構造は、粒子サイズ、気孔率、表面積などの因子を制御することにより、ガスセンシング性能を向上させるように調整できます。遷移金属イオンを組み込むなどの要素ドーピングは、センサー材料の電子構造と表面化学を変更することにより、ガス検知特性をさらに強化できます。さらに、スピネルフェライトとヘテロ構造構成の他の半導体との統合により、選択性と全体的なセンシングパフォーマンスが向上する可能性が示されています。さらに、この記事では、スピネルフェライトと半導体の組み合わせにより、部屋または低温でのガスセンサーの選択性、安定性、および検知性能が向上する可能性があることが示唆されています。これは、リアルタイムで正確なガス検出が重要な実用的なアプリケーションにとって特に重要です。結論として、このレビューは、スピネルフェライトベースのガスセンサーの可能性を強調し、この分野の最新の進歩に関する洞察を提供します。スピネルフェライトと他の材料とセンサーパラメーターの最適化の組み合わせは、早期検出および警告システムのための非常に効率的で信頼性の高いガス検知デバイスの開発の機会を提供します。

Gas-sensing technology has gained significant attention in recent years due to the increasing concern for environmental safety and human health caused by reactive gases. In particular, spinel ferrite (MFe2O4), a metal oxide semiconductor with a spinel structure, has emerged as a promising material for gas-sensing applications. This review article aims to provide an overview of the latest developments in spinel-ferrite-based gas sensors. It begins by discussing the gas-sensing mechanism of spinel ferrite sensors, which involves the interaction between the target gas molecules and the surface of the sensor material. The unique properties of spinel ferrite, such as its high surface area, tunable bandgap, and excellent stability, contribute to its gas-sensing capabilities. The article then delves into recent advancements in gas sensors based on spinel ferrite, focusing on various aspects such as microstructures, element doping, and heterostructure materials. The microstructure of spinel ferrite can be tailored to enhance the gas-sensing performance by controlling factors such as the grain size, porosity, and surface area. Element doping, such as incorporating transition metal ions, can further enhance the gas-sensing properties by modifying the electronic structure and surface chemistry of the sensor material. Additionally, the integration of spinel ferrite with other semiconductors in heterostructure configurations has shown potential for improving the selectivity and overall sensing performance. Furthermore, the article suggests that the combination of spinel ferrite and semiconductors can enhance the selectivity, stability, and sensing performance of gas sensors at room or low temperatures. This is particularly important for practical applications where real-time and accurate gas detection is crucial. In conclusion, this review highlights the potential of spinel-ferrite-based gas sensors and provides insights into the latest advancements in this field. The combination of spinel ferrite with other materials and the optimization of sensor parameters offer opportunities for the development of highly efficient and reliable gas-sensing devices for early detection and warning systems.