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气体传感器是一种能够将气体种类和浓度转换为电信号的机械电子装置,已广泛应用于医疗健康、化工生产、环境监测等领域。本文聚焦基于钇稳定氧化锆（Yttria Stabilized Zirconia,YSZ）固体电解质和钙钛矿型氧化物敏感电极的全固态电化学气体传感器,从敏感电极与固体电解质接触界面的控制入手,随后进一步优化敏感电极材料的组份和制备工艺,以人呼气分析为应用背景系统地研究了痕量醇类传感器。针对人体呼气中ppb级痕量挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）气体设计了预富集式VOCs测试系统。本论文首先通过改变敏感电极烧结温度控制敏感电极与固体电解质界面接触情况,研究了界面接触情况对传感器催化活性的影响。随后通过改变A位非化学计量比调控了敏感电极材料的氧空位含量,研究了氧空位含量对敏感电极催化活性的影响。最后,采用预富集策略进一步扩展了传感器的检测下限。此外,通过响应曲线、电化学阻抗谱等测试手段分析了传感器的工作机理。主要研究内容包括:（1）面向人体呼气中痕量醇类实时监测的需求,基于高温共烧工艺（High-Temperature Co-fired Ceramics,HTCC）通过流延成型、叠层热压、多层共烧等过程制备了8mol钇稳定氧化锆（8mol Yttria Stabilized Zirconia,8YSZ）固体电解质基板。采用简单易行的固相法合成了A位Sr掺杂的La0.8Sr0.2Mn O3（LSM100）钙钛矿型氧化物作为传感器的敏感电极材料。通过改变敏感电极的烧结温度（1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃）来调控敏感电极与固体电解质界面结合情况,研究了界面结合情况对传感器敏感特性的影响。测试结果显示:在烧结温度为1050℃～1150℃时,随着烧结温度的升高,传感器的响应及灵敏度不断地提升,这归因于LSM100敏感电极和8YSZ固体电解质之间的物理接触的改善;而当烧结温度达到1200℃～1300℃,传感器的性能不再提升反而有所下降,其原因是1200℃之后敏感电极表面孔隙率不断变小不易于气体分子的扩散,以及LSM100-8YSZ界面上存在二次惰性相的生成。在1150℃下烧结的以LSM100为敏感电极的传感器在500℃下对50ppb～1ppm的乙醇具有较高的灵敏度,以及可接受的选择性和响应时间,在50ppb～400ppb和400ppb～1ppm的乙醇气氛下灵敏度分别高达-1.26m V/decade和-9.05m V/decade,其对1ppm乙醇的响应值为-18m V。（2）为了进一步提升传感器性能,研究了钙钛矿型氧化物材料中氧空位的含量对其催化活性的影响,采用改变A位非化学计量比的方式,以固相法合成了氧空位含量不同的4种钙钛矿氧化物材料:(La0.8Sr0.2)0.90Mn O3（LSM90）、(La0.8Sr0.2)0.95Mn O3（LSM95）、La0.8Sr0.2Mn O3（LSM100）、(La0.8Sr0.2)1.05Mn O3（LSM105）。将以上4种材料作为传感器的敏感电极材料,通过控制烧结温度,最终得到敏感电极形貌相似,界面元素分布一致的4个传感器。通过对其选择性,响应及灵敏度的检测,发现在500℃的工作温度下,以LSM95为敏感电极的传感器对乙醇具有最高的响应值,其在50ppb～400ppb和400ppb～1ppm的灵敏度分别高达-2.28m V/decade和-15.65m V/decade,其对1ppm的乙醇的响应约为-32m V。而以氧空位含量更高的LSM90为敏感电极的传感器的敏感性能反而有所下降。研究表明,适当含量的氧空位能够使钙钛矿型氧化物材料的活性位点、化学性质、表面元素组成等发生变化,促进了氧的吸附,从而加快了氧化还原反应的发生,提升了材料的催化活性。而过量的氧空位含量将削弱电子空穴和氧化还原对,导致较差的氧化还原活性,甚至导致钙钛矿结构的坍塌。（3）此外针对人体呼气中一些较难进行电化学催化检测的痕量VOCs气体,设计了预富集式VOCs测试系统。本系统将富集的方法应用到气体传感器中,利用富集的方法提升了传感器检测的瞬时信号,从而降低了检测下限。本研究采用催化活性较好的LSM95钙钛矿材料作为吸附剂,并采用第二章中性能最佳的以LSM95为敏感电极材料的传感器作为后端检测,测试了预富集VOCs测试系统对苯的响应变化。研究发现,不通过富集的LSM95传感器无法识别ppb级的苯,而通过富集后传感器对苯的检测下限降至50ppb。研究表明,此方法能显著增大传感器的灵敏度,降低传感器的检测下限。本文设计的预富集式VOCs测试系统实现了对50ppb～500ppb苯的检测,并且传感器响应与苯浓度呈一定的线性关系,线性度良好。这一方法有望应用于超低下限的VOCs的检测,可通过选择合适的吸附材料、设计合适的富集器结构等进一步提升富集器的富集效果,提升传感器系统的放大倍数。本论文的主要工作是对钙钛矿氧化物为敏感电极材料的固体电解质传感器进行了一系列研究,通过改善界面结合情况与控制氧空位含量等方法进一步提升了传感器的催化性能,使之适用于ppb级VOCs的检测。此外通过设计预富集式VOCs测试系统,将富集技术用于电化学气体传感器中,进一步的降低了传感器的检测下限。本文对钙钛矿氧化物材料催化性能的研究为其他敏感电极的电化学气体传感器的研究与开发提供了参考与实验依据;此外设计的预富集式VOCs测试系统在降低电化学气体传感器检测下限中也提供了新的思路与途径。