随着工业科技发展,人们的生活质量得到了极大的提高,但同时由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够,预防不利,导致的环境污染严重威胁到人类的生产生活安全。人民生产生活的急需和国家政策的导向一同促进了气体传感器成为了当前的重要科学研究方向。设计和制备性能优异的气体敏感材料对于构建高性能气体传感器具有重大意义。决定气体传感器性能的重要因素就是敏感材料的设计与研发,以及对敏感材料性能的改善。随着材料科学的发展,敏感材料的制备方法与敏感材料性能的改善策略不断被研究。在敏感材料选择上,金属氧化物半导体气体传感器以成本低廉、操作简便、低功耗以及灵敏度高等优点受到了科研工作者们广泛的关注。本文主要围绕以氧化锌（ZnO）为代表的金属氧化物半导体材料和碳量子点材料（CQDs）在气敏方向的应用与性能优化进行了研究。通过调控金属氧化物材料的微观形貌制备性能优异的ZnO敏感材料和通过掺杂具有优秀物理化学性质的CQDs材料制备ZnO/CQDs复合材料,以达到高性能敏感材料的设计与研发的目的。并通过制备多种掺杂碳量子点的金属氧化物复合材料,研究碳量子点掺杂对复合材料在室温紫外激发下增敏的研究,尝试解决目前金属氧化物敏感材料工作温度过高的不足。本论文的主要研究内容概括如下:1.构建了一种具有优异的H₂S气体敏感性的ZnO传感器。首先通过一步水热法制备了生菜状ZnO气敏材料,并对材料进行了X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征,并确定了生菜状ZnO的组成、结构、晶体学信息和形貌。对ZnO的生菜状形貌形成方式进行了讨论,并对制备方法进行了条件优化实验。通过实验室自制的气敏测试系统对生菜状的ZnO的气敏性能进行了测试。生菜状的ZnO在较低的工作温度下表现出高的H₂S响应,同时具有出色的H₂S选择性和快速的响应恢复。生菜状ZnO敏感材料具有独特的生菜状微球形貌,大的比表面积从而使材料具有出色的H₂S吸附效率,这也是传感器具有快速的响应恢复时间的原因之一。与其他同类工作相比,生菜状ZnO传感器具有响应速度快和灵敏度高的优点。此外,还对生菜状ZnO的敏感机理进行了研究。2.构建了用于NO检测的氧化锌/碳量子点（ZnO/CQDs）复合传感器。首先通过水热法合成了具有花状结构的ZnO,然后通过共混合机械研磨的方法引入了碳量子点,这种掺杂方法避免了CQDs的表面官能团在高温反应中被破坏。并对材料进行了X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）和热重分析（TGA）,紫外可见吸收光谱（UV-VIS）等表征,确定了ZnO/CQDs材料的形貌,晶体结构和组成。同时我们也对复合材料的气体敏感特性进行了详细研究。ZnO/CQDs复合敏感材料具有出色的NO灵敏响应和选择性,快速的响应恢复速度,并且与未掺杂CQDs的ZnO相比,ZnO/CQDs复合材料对NO气体的灵敏度响应特性得到了极大的改善。此外,还讨论了ZnO/CQDs复合材料的敏感机理。3.构建了两种氧化锌/碳量子点（ZnO/CQDs-1,ZnO/CQDs-2）复合敏感材料,二氧化锡/碳量子点（Sn O₂/CQDs）复合敏感材料以及氧化镍-氧化锌/碳量子点（Ni O-ZnO/CQDs）复合敏感材料,并分别将几种掺杂碳量子点的复合敏感材料制备成传感器器件。对这几种复合材料进行了X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,紫外可见吸收光谱（UV-VIS）等表征,确定复合材料的形貌,晶体结构和组成。我们通过实验室搭建的暗室-紫外激发气敏测试系统对掺杂碳量子点的复合材料的气体敏感特性进行了详细研究。我们也对碳量子点掺杂的金属氧化物复合材料在紫外激发下的室温增敏机理进行了研究。综上所述,深入理解碳量子点及金属氧化物/碳量子点复合材料的性质与敏感特性之间的关联,调控材料微观形貌制备ZnO敏感材料,引入碳量子点掺杂制备ZnO/CQDs复合材料以及研究不同的掺杂碳量子点的金属氧化物复合材料的气敏性能,实现了敏感材料的可控制备。研究与讨论气体传感的敏感机理,可以实现有目的性的提高敏感材料气敏性能。本文在对氧化锌为代表的金属氧化物半导体材料及碳量子点材料在气敏方向的研究,具有较强的实际应用价值,并且对改善敏感材料性能,为材料进行增敏研究提供了新的方法与研究思路。