气敏传感器在对有毒有害等环境气体的检测与警报中被广泛地应用。目前对于ZnO基纳米材料的制备及VOCs检测性能的研究已有一定进展，本论文针对ZnO材料在气敏选择性、灵敏度等方面存在的不足，通过对ZnO材料进行结构构建和组分改性以提高其检测性能。同时，针对ZnO材料的新型结构构建和改性过程存在的制备工艺复杂、制备过程添加有毒有机试剂等问题，本文利用自然界生物的天然精细纳米结构做为生物模板，通过一步合成法制备出具有仿生结构的ZnO基纳米复合材料，进而将其用于气体传感器，实现提升其VOCs检测性能的目的。分别利用玉米秸秆、向日葵秆以及杨树叶为生物模板一步合成具有分级多孔仿生结构的ZnO遗态材料，从材料复合优化的角度出发，进一步合成了具有n-n、p-n异质结结构的SnO2/ZnO、NiO/ZnO纳米复合材料，并对这几种材料体系进行了材料学表征以及VOCs检测性能研究。论文主要的工作包括以下几部分：
　　1.以玉米秸秆和向日葵秆为生物模板制备了ZnO和SnO2/ZnO纳米材料，并通过XRD、SEM、TEM、XPS、BET等表征测试手段对所制备材料的组成、形貌、结构等进行了对比性的表征测试，从灵敏度、浓度梯度、检出上下限、恢复响应时间以及气体选择性五个角度对两种材料的VOCs气敏性能及机理进行了研究。研究结果表明：制备的四种材料很好地保持了生物模板原始的仿生结构，均由尺寸相对均匀的细小球形氧化物颗粒组成，SnO2的引入有效的限制了ZnO球形颗粒的成长，没有不规则的团聚现象发生。SnO2/ZnO复合物由六方晶系纤锌矿ZnO和四方金红石结构SnO2复合而成，生物模板被完全去除。Zn:Sn质量分数比为3:7的SnO2/ZnO复合材料在正丁醇中的气敏性能最佳。向日葵秆生物模板制备的复合材料在270℃最佳工作温度下，对100ppm的正丁醇灵敏度达到了40.61，约是同等测试条件下玉米秸秆结构SnO2/ZnO灵敏度的1.8倍，约是同等测试条件下向日葵秆结构纯ZnO灵敏度的2.5倍。新型精细仿生结构材料的构建，以及SnO2的引入形成的n-n异质结结构，减小了禁带宽度，增加了表面缺陷氧的数量，从而对外表现为气敏性能的提升。
　　2.从优化半导体材料组分的角度出发，利用向日葵秆作生物模板，将n型SnO2半导体更换为p型半导体NiO，制备向日葵杆分级多孔结构NiO/ZnO复合材料。结果表明材料很好地保持了向日葵杆的仿生结构，NiO的引入有效的限制了ZnO球形颗粒的成长，没有不规则的团聚现象发生。NiO/ZnO复合物由六方晶系纤锌矿ZnO和正方晶系NiO复合而成，模板被完全去除，并与ZnO形成了p-n异质结结构。与玉米秸秆制备的SnO2/ZnO相比，向日葵秆生物模板制备的NiO/ZnO最佳工作温度降低至260℃，在此工作温度下，对100ppm的正丁醇灵敏度达到了73.5，约是同等测试条件下向日葵秆生物模板制备的SnO2/ZnO灵敏度的1.9倍，模板ZnO材料灵敏度的5.0倍。NiO的引入形成了p-n异质结结构，减小了禁带宽度，从而增强了检测性能。
　　3.在保持NiO/ZnO半导体组分不变的前提下，选择功能型生物模板的杨树叶作为生物模板，制备杨树叶分级多孔结构NiO/ZnO复合材料。结果表明该类NiO/ZnO材料保留了杨树叶仿生结构，同时形成更为精细的p-n异质结结构。杨树叶结构NiO/ZnO材料在这五个方面相较于向日葵秆结构材料均有所提高。其最佳工作温度降至240℃，对100ppm的正丁醇灵敏度达到了106，约是同等测试条件下向日葵秆制备NiO/ZnO灵敏度的3.6倍，约是同等测试条件下向日葵秆结构纯ZnO灵敏度的5.0倍。将表面吸附理论与能带理论相结合，可以得出NiO/ZnO材料中p-n异质结的存在使得材料带宽变窄，晶界势垒降低，从而电子传输速率加大，气敏性能增强的结论。