半导体金属氧化物由于其在气体传感、太阳能电池、催化剂、透明电极、光电器件和自旋电子器件这些方面的广泛应用以及在基础科学中的重要地位,在近几十年里一直是热点研究内容。尤其是作为优异的气敏材料,半导体金属氧化物不仅具有良好的恢复性,制备成本和过程也相对低廉和简单。尽管半导体金属氧化物具有上述这些优点,却还是存在一些缺点,这些缺点很大程度上局限了其发展。为此,研究者们一直在致力于寻找解决方法。在本文中,利用水热法,通过形貌调控,金属掺杂,二种方法来改善二氧化锡的气敏性能。通过X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜(FESEM),高分辨透射电镜(HRSEM)分别对样品的晶体结构和形貌进行表征分析,并测试气敏性能,更进一步探究其气敏性能和机理。首先,通过水热法成功地制备出了纳米棒自组装的层状二氧化锡结构和纳米片自组装的层状二氧化锡结构,发现通过添加PVP可以改变二氧化锡的整体形貌,而通过调节温度则能够改变自组装单元的尺寸。纳米棒自组装的层状结构整体展现出更强的气敏反应,而纳米片自组装的层状结构则有更快的响应和恢复,另外自组装单元的尺寸越小,则整体的气敏性能更好。综上所述,本研究系统地合成了尺寸和形貌可控的二氧化锡纳米结构,同时也探究了形貌对气敏性能的影响。然后利用简单的水热法合成了未掺杂的二氧化锡和掺杂了铜的二氧化锡,并进行形貌表征和气敏性能测试。实验结果表明,与未掺杂的二氧化锡相比,掺杂了铜的二氧化锡显现出更优越的气敏性能,因此说明掺杂铜能够有效的改善二氧化锡的气敏性能。第一性原理计算结果表明,掺杂铜能够有效降低气体在二氧化锡表面的吸附能,同时也能加强气体与二氧化锡表面之间的相互作用,从而改善二氧化锡的气敏性能。