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大气污染防治是我国环境保护工作的重点,是为人民创造良好生产生活环境的关键。甲醛、二氧化氮等气体严重危害人类健康,气体传感器具有及时、快速、灵敏等特点,已成为大气污染检测与防治领域的研究热点。尽管半导体气敏传感器在生产生活各个领域获得了广泛应用,但长期的研究与应用也表明该类半导体传感器仍然存在一些亟待于解决的关键问题:（1）敏感材料种类繁多,相应的感应机制比较复杂,有待于进一步探明;（2）受限于半导体材料基本特性,需要在高温干燥等苛刻的环境下使用;（3）几乎对所有的气体都有响应、选择性差、抗干扰能力不强等。石墨烯、二硫化钼等二维半导体材料,表面暴露出大量原子,使其拥有极高的比表面积,有利于目标气体的吸附及扩散,提高灵敏度;此外,二维纳米半导体材料晶格完整、载流子迁移率高等特点,容易通过在其表面制造缺陷或者连接官能团等方法增加气体的传感活性位点,有利于提高传感器对目标气体的灵敏度和选择性。本文基于二维纳米材料的独特性能围绕传统甲醛气体传感器存在感应机制不明确、灵敏度不高、选择性差等关键问题,开展新型二维纳米复合膜甲醛传感器的制备及性能研究。基于还原性氧化石墨烯（RGO）或二硫化钼（MoS2）气敏材料,开发了由盐酸羟胺盐（H3NO·HCl）、聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜、RGO和叉指电极组成的新型甲醛气敏传感器,并通过自行搭建气敏测试系统对传感器气敏性能包括灵敏度、选择性、响应-恢复时间、稳定性、工作温度、湿度、检出限进行了深入研究,结合气相色谱质谱联用探讨并揭示了气敏响应机理,主要内容包括:一、RGO复合薄膜甲醛传感器的制备与性能研究:基于RGO对缺电子物质的敏感性,利用甲醛特异性的肟化反应设计了一种新型气敏传导机制,开发了出一种新型的甲醛气敏传感器。采用化学还原法,在室温下制备了RGO纳米片,并表征得到产物的结构形貌特点以及还原程度。传感器以RGO为单一的气敏材料,由H3NO·HCl、PVDF薄膜、RGO敏感薄膜、三氧化二铝叉指电极组成上下分层的复合结构。在室温下对RGO复合薄膜传感器的气敏传感性能包括灵敏度、选择性、响应及恢复时间、稳定性、使用温度及湿度、检出限等进行了系统的研究。实验结果表明:在常温常湿的条件下,传感器对21.2 mg·m-3的甲醛气体灵敏度高达75%;同时,传感器对甲醛的选择性是其它高浓度的VOCs如甲醇、乙醇、甲苯、二氯甲烷和水的1000倍;在15天的连续测试中,传感器灵敏度的相对标准偏差（RSD）低至5.83%;传感器的响应值随着甲醛浓度的增加而呈线性增加,对甲醛气体的检出限低至0.0304 mg·m-3。二、MoS2复合薄膜甲醛传感器的制备与性能研究:基于MoS2对缺电子物质的敏感性,利用甲醛特异性的肟化反应设计制备了MoS2复合薄膜甲醛气敏传感器。采用机械超声剥离法,在室温下制备MoS2纳米片,并表征得到产物的结构形貌特点。传感器以MoS2纳米片作为单一气敏材料,由H3NO·HCl、PVDF薄膜、RGO敏感薄膜、三氧化二铝叉指电极组成上下分层的复合结构。在室温下对MoS2复合薄膜传感器的气敏传感性能进行了研究。实验结果表明:在常温常湿的条件下,MoS2复合薄膜气敏传感器对8 mg·m-3的甲醛气体灵敏度高达293%,气敏响应灵敏度超过RGO复合薄膜甲醛传感器的6倍。三、传感机理的初步探讨:利用气相色谱质谱联用（GC-MS）研究了传感器的响应机理。在传感器气敏响应的过程中,利用原位GC-MS对响应过程的肟化反应产物甲醛肟进行检测;进一步将HCl蒸汽注入气敏腔体,确认传感器响应机理。实验结果表明:甲醛肟的含量随着HCHO暴露时间增加而上升,这与传感器响应行为一致;当盐酸蒸气暴露时,传感器的电阻减小,这一结果证实了肟化反应产生的盐酸蒸气在提高新型HCHO传感器的灵敏度和选择性方面的重要作用。对此,我们提出了以下响应机理:室温下,当传感器暴露在甲醛气体中,甲醛气体迅速与PVDF薄膜上负载的H3NO·HCl发生肟化反应,反应生成HCl会吸附到RGO敏感薄膜表面,并与RGO薄膜发生电子-空穴交换,导致RGO薄膜电阻的降低,为传感器提供了气敏信号响应。