近年来,环境问题受到人们越来越多的关注,气敏传感器作为检测气体种类和含量的重要器件,已广泛应用于临床诊断中患者呼气分析、环境保护中车辆尾气及工业废气检测、国家安全中战场毒剂检测等领域。人民生活质量的提高和社会的不断进步对气体传感器的需求越多,对传感材料的要求也越严格。氧化物半导体气敏材料由于制备方式简单、灵敏度高、成本低等优势在气敏检测方面占据着重要的地位,并引起科学家们广泛关注。但是气敏传感器在应用方面仍存在很多有待改善的地方,如灵敏度不高、选择性差等问题。因此本文从氧化锌、氧化镍半导体材料的合成实验出发,通过异质结构构建及贵金属修饰等手段,有效提高金属氧化物半导体材料对目标气体的检测能力,并对其气敏性能提高的机理进行分析。本文的主要研究内容如下:(1)通过一步水热法和热处理工艺合成出纳米片组装的直径约为2μm的NiO/ZnO微球,并对其气敏性能进行测试。结果表明,与纯ZnO微球传感器相比,纳米片自组装的NiO/ZnO微球传感器对二氧化硫气体的响应有所改善。特别是Ni/Zn摩尔比为0.5(0.5 mol%NiO/ZnO)的传感器在160℃的工作温度下对10 ppm二氧化硫显示出优异选择性和高响应值(S=107),且对二氧化硫的检测下限降至1 ppm(S=6)。增强的气敏性能归因于材料界面处p-n异质结的形成,NiO的催化功能和高比表面积的层状三维微球结构。三维结构为气体吸附和反应提供了更多的位点,并且层间间隙促进了气体在三维微球中的扩散,从而使材料表现出高灵敏度和优异的选择性。这项工作不仅为合成具有优异气敏性能的NiO/ZnO异质结微球提供了一种简单的方法,而且提供了一种在二氧化硫气体检测方面具有潜在应用价值的气敏材料。(2)结合NiO材料自身的催化特性和结构优势,合成出了 NiO纳米片,并通过Pt纳米颗粒修饰进一步提升NiO材料的气敏性能,并最终获得了不同浓度的Pt-NiO纳米片。修饰前后的NiO纳米片的NO2气敏性能测试结果表明,0.25 mol%Pt-NiO纳米片对二氧化氮的气敏性能最好,在100℃的工作温度下对20 ppm的二氧化氮响应值可以达到6,响应/恢复时间分别是15/18 s,可以做到快速响应及恢复,对二氧化氮的检测下限也低至1 ppm并且表现出较好的稳定性。此外,0.25 mol%Pt-NiO纳米片在包括SO2,CH4,NH3,C2H60等气体的复杂环境下展现出对NO2优异的选择性。对其气敏机理进行分析,发现Pt金属纳米颗粒的修饰增加了气体吸附的活性位点;贵金属的催化作用,降低反应的活化能,使气体在材料表面的吸附和氧化还原反应更容易发生,从而提高材料的气敏性能。