Gas sensors are indispensable for detecting harmful gases in the environment. The morphology of a gas sensor significantly affects its sensing performance. Among the various morphologies, one-dimensional nanowires (NWs) have numerous advantages, such as high surface area, small dimensions, high charge-carrier concentrations, facile synthesis, high crystallinity, and stability. These excellent properties make NWs promising for gas sensing. Resistive-type metal oxide-based gas sensors are widely used for monitoring various toxic gases and volatile organic compounds. In this tutorial, the synthesis of metal oxide NWs, the fabrication of gas sensors, and their sensing mechanisms are discussed. Different types of NW-based gas sensors, such as single NWs, branched NWs, noble metal-functionalized NWs, heterojunction NWs, self-heating NWs, ultraviolet-activated NWs, core–shell NWs, and electronic-nose-based NWs, are comprehensively presented. Finally, we discuss future directions with regard to the improvement and potential of these NW gas sensors. This tutorial aims to provide an overview of the fundamental principle and state-of-the-art technology, which is useful for researchers and students working in the field of resistive-type NW-based gas sensors.

Gas sensor technology is widely utilized in various areas ranging from home security, environment and air pollution, to industrial production. It also hold great promise in non-invasive exhaled breath detection and an essential device in future internet of things. The past decade has witnessed giant advance in both fundamental research and industrial development of gas sensors, yet current efforts are being explored to achieve better selectivity, higher sensitivity and lower power consumption. The sensing layer in gas sensors have attracted dominant attention in the past research. In addition to the conventional metal oxide semiconductors, emerging nanocomposites and graphene-like two-dimensional materials also have drawn considerable research interest. This inspires us to organize this comprehensive 2020 gas sensing materials roadmap to discuss the current status, state-of-the-art progress, and present and future challenges in various materials that is potentially useful for gas sensors.

Resistive gas sensors are used widely for the detection of toxic gases. ZnO nanofibers (NFs) with a one-dimensional morphology, high electron mobility, and rough surfaces have abundant adsorption sites for gas molecules. Hence, they are considered reliable materials for sensing toxic gases. Further improvement in their sensing performance can be achieved through the synthesis of hollow ZnO NFs (HNFs), in which their surface areas are significantly higher than ZnO NFs owing to the hollowness of NFs. HNFs are produced mainly by electrospinning, a straightforward and versatile technique with high efficiency. This review paper discusses the gas-sensing properties of pristine, doped, decorated, and composite ZnO HNFs, focusing on the gas-sensing mechanism of ZnO HNFs to provide valuable information on ZnO HNFs for potential use as highly reliable gas sensors.

The synthesis techniques used for metal oxide semiconductors strongly influence their chemical, physical and gas sensing characteristics. In this context, hematite (α-Fe

Metal-organic framework (MOF)-derived metal oxides blend the sensing properties of metal oxides with MOF porosity, enhancing gas sensing capabilities. In this study, M-MOFs (M = Cu, Ni and Zn) were synthesized and then calcined at different temperatures to obtain their corresponding metal oxides (CuO, NiO and ZnO). The synthesis method incorporated novel approaches to enhance sensor performance, such as optimizing calcination temperatures for improved selectivity. Structural and morphological analyses confirmed the high surface area and porosity of the metal oxide materials, facilitating efficient gas adsorption and promoting enhanced sensor response. Gas sensing studies revealed significantly enhanced performance of MOF-derived metal oxides over M-MOFs, strongly influenced by calcination temperature. Moreover, CuO, NiO and ZnO MOF-derived metal oxides showed improved selectivity towards H2S, CO and H2 gases, respectively. This study demonstrates that tuning MOF and calcination parameters can tailor sensor selectivity effectively.

The development of low-cost and low-power gas sensors for reliable NO2 gas detection is important due to the highly toxic nature of NO2 gas. Herein, initially, SnO2 nanowires (NWs) were synthesized through a simple vapor–liquid–solid growth mechanism. Subsequently, different amounts of SnO2 NWs were composited with MoS2 nanosheets (NSs) to fabricate SnO2 NWs/MoS2 NS nanocomposite gas sensors for NO2 gas sensing. The operation of the sensors in self-heating mode at 1–3.5 V showed that the sensor with 20 wt.% SnO2 (SM-20 nanocomposite) had the highest response of 13 to 1000 ppb NO2 under 3.2 V applied voltage. Furthermore, the SM-20 nanocomposite gas sensor exhibited high selectivity and excellent long-term stability. The enhanced NO2 gas response was ascribed to the formation of n-n heterojunctions between SnO2 NWs and MoS2, high surface area, and the presence of some voids in the SM-20 composite gas sensor due to having different morphologies of SnO2 NWs and MoS2 NSs. It is believed that the present strategy combining MoS2 and SnO2 with different morphologies and different sensing properties is a good approach to realize high-performance NO2 gas sensors with merits such as simple synthesis and fabrication procedures, low cost, and low power consumption, which are currently in demand in the gas sensor market.

Hydrogen sulfide (H₂S) is a highly toxic and dangerous gas with a flammable and corrosive nature, making the development of reliable gas sensors for its detection vital. This study investigated the enhancement in H₂S gas sensing performance of commercial SnO₂ powders after high-energy milling. SnO₂ powders were subjected to high-energy milling for 30, 60, and 90 min and then were characterized using advanced techniques to evaluate their morphology, chemical composition, and crystallinity. The response of a pristine SnO₂ gas sensor, and ones where the SnO₂ was milled for 30, 60 and 90 min, were 2.46, 2.27, 3.01, and 1.98, respectively, to 10 ppm H₂S at 300°C. Thus, the H₂S gas sensing results revealed that the SnO₂ powders milled for 60 min exhibited the highest sensing performance. This improvement in H₂S sensing performance was attributable to the reduced particle sizes achieved through the high-energy milling process, which increased the surface area and created defects on the surface of the SnO₂ particles, thereby enhancing the interaction between the gas molecules and sensor material. The smaller morphological size of the particles and surface defects subsequently promoted the resistance modulation crucial for H₂S gas detection. This study demonstrates that high-energy ball milling can effectively boost the gas-sensing features of SnO₂ powders. The findings can provide guidance for enhancing the gas-sensing capabilities of other resistive sensors.