二维金属硫化物半导体材料因其具有较大的比表面积及可调控的电学特性,在气敏传感领域展现出应用潜力,成为目前该领域研究的新型优势材料。金属硫化物气体传感器虽然克服了传统金属氧化物气体传感器工作温度较高的问题,仍存在着响应/恢复速率慢,难以实现室温环境检测问题。因此,本论文以n型金属硫化物SnS2为研究主体,以光辐射代替传统的热激发模式,解决SnS2敏感材料难以实现室温检测气体的问题;探究了光辐射对p型金属硫化物WS2的室温气敏增强特性,开发了自供电式光助气体传感器。利用同型异质结与贵金属掺杂改性方式改善了金属硫化物SnS2气敏性能。在实验基础上,结合第一性原理密度泛函理论,构建了二维n型金属硫化物SnS2及贵金属/金属硫化物的气体吸附模型,阐述了金属硫化物SnS2及其复合材料的气敏吸附机制。主要研究成果包括:1.研究了光辐射作为外部激发源时,两种不同导电类型金属硫化物的气敏增强特性。以n型金属硫化物SnS2纳米片为研究主体,系统的对比了光辐射和热激发两种不同外部激发源对金属硫化物气敏性能的影响。进一步探究了不同波段、不同辐射强度的入射光对金属硫化物的气敏增强特性,在此基础上阐述光激发气体传感器的传感机制,解决了 SnS2难以实现室温检测气体的难题。利用第一性原理密度泛函理论,建立了本征SnS2及含S空位SnS2的吸附模型,从理论计算角度探究了金属硫化物SnS2的气敏吸附机制。并将TENGs概念应用到气体传感器领域中,以p型金属硫化物WS2为基体材料,探究了光辐射下p型金属硫化物室温气敏增强特性,实现了自供电光助气体传感器的开发。该传感器气敏测试数据表明:365 nm的入射光除增强金属硫化物本身特性外,还促进了NH3分子内电子跃迁到材料表面,有利于WS2传感器的气敏性能提升。2.研究了异质结复合材料对金属硫化物敏感材料的气敏性能提升的影响。采用原位氧化法,在二维金属硫化物SnS2表面修饰金属氧化物SnO2纳米颗粒,制备了 n-n型SnO2/SnS2同型异质结复合材料。探究了同型异质结复合材料中,不同氧化时间及氧化温度制备条件下,生成界面键的数量对复合材料气敏性能的影响。在实验的基础上,阐述了同型异质结构对金属硫化物的气敏性能增强机制。3.研究了贵金属掺杂对金属硫化物敏感材料的气敏性能的影响。基于贵金属纳米颗粒的“电子敏化”和“化学敏化”的协同作用,采用一步还原法,制备了贵金属/金属硫化物纳米复合材料,即Au/SnS2复合材料,克服了金属硫化物气敏材料在低温检测环境中对待测气体响应/恢复速率低的缺点。并运用第一性原理密度泛函理论,构建了贵金属/金属硫化物吸附体系,即Au/SnS2吸附体系的新计算模型,从理论仿真角度,揭示了贵金属Au掺杂对金属硫化物SnS2气敏增强的传感机理。