气体传感器,作为获取气体种类和浓度数据的重要元件,在环境监测中发挥着举足轻重的作用。随着物联网技术的发展,使远程实时监测环境中的有毒有害气体成为可能,具有高灵敏度、良好的选择性和稳定性的气体传感器能有效提高气体监测的效率和准确性。其中,金属氧化物半导体气体传感器,凭借其操作简单、检测范围广、成本低廉以及易集成等优势,被广泛应用于气体监测系统中。Sn₃O₄作为典型的混合价态N型金属氧化物半导体,已被作为气敏材料应用于制备气体传感器。然而基于纯Sn₃O₄敏感材料的气体传感器面临着响应值低、工作温度高和选择性差等缺点,限制了Sn₃O₄气体传感器的应用。针对Sn₃O₄气体传感器面临的问题,本论文采用构建异质结构和金属掺杂的方法,改善Sn₃O₄传感器的气敏性能,并设计了气体监测系统,实现甲醛传感器的实际应用。主要工作内容如下:（1）采用水热法合成了ZnO/Sn₃O₄复合气敏材料,并制备了基于该气敏材料的甲醛气体传感器。利用ZnO纳米颗粒对Sn₃O₄进行修饰,构建气敏材料的NN异质结构,以改善传感器性能。经过气敏性能测试发现,与纯Sn₃O₄气体传感器相比,ZnO/Sn₃O₄气体传感器对测试气体甲醛表现出更高的敏感响应。在工作温度为180℃时,ZnO/Sn₃O₄传感器对100 ppm甲醛气体的响应为44,响应时间为5 s,同时传感器具有低至1 ppm的检测极限。运用半导体能带理论,解释了传感器测试过程中ZnO/Sn₃O₄复合材料导带中电子的转移情况,并分析了NN异质结增强传感器性能的原因。（2）采用水热法合成了具有不同Cu掺杂量的Sn₃O₄分级纳米花气敏材料,并制备出基于该气敏材料的甲醛气体传感器。研究发现,Cu掺杂改变了Sn₃O₄材料的形貌结构,随着Cu掺杂量的增加,Sn₃O₄纳米花的尺寸逐渐减小。通过气敏测试发现,基于4 wt%Cu掺杂Sn₃O₄气敏材料的传感器对甲醛具有更高的敏感响应。在160℃的最佳工作温度下,4 wt%Cu掺杂Sn₃O₄气体传感器对100 ppm甲醛气体的响应值达到了53,约为纯Sn₃O₄传感器响应值的2倍,响应和恢复时间分别为5 s和120 s。同时,制备的气体传感器表现出良好的甲醛选择性,优异的可重复性以及长期稳定性。利用“耗尽层理论”解释了传感器的敏感机制,并讨论了Cu掺杂提高Sn₃O₄传感器气敏性能的原因。（3）设计了以制备的Sn₃O₄传感器为甲醛浓度数据采集元件的气体监测系统,通过连接OneNET物联网云平台,实现了对测试区域甲醛浓度信息的远程实时监测。以Arduino MEGA2560为信息处理单元,采用分压器电路原理,设计了气体传感器信号采集电路,通过Wi Fi模块实现了气体监测系统与物联网云平台的连接。采用透传模式,将传感器采集到的甲醛浓度数据上传到OneNET平台,实现对气体浓度数据的存储、管理和转发。通过对云平台应用界面的编辑,实现了对测试区域甲醛气体浓度信息的24小时远程实时监测。经过对气体监测系统的实际测试与分析,证明了气体监测系统的可行性以及制备的Sn₃O₄甲醛气体传感器的实用性。