丙酮探测气敏传感器不仅在化工安全生产起着重要作用,而且可以测试人体呼出的丙酮含量,对高血糖患者进行筛查和无痛监测管理。此外,还可应用于食品工业发酵控制。所以研究开发灵敏度高、选择性好、响应/恢复时间短、工作温度低、长期稳定性高的丙酮传感器具有十分重要的意义。气敏材料是影响气体传感器性能的关键因素之一,因此本论文以廉价的原材料,简易的合成方法为前提,通过结构改变、掺杂、复合等手段制备性能优异的丙酮气敏传感材料为目标,系统的分析材料气敏机理,为纳米铁基氧化物气敏材料的进一步应用与发展提供实验基础及理论依据。本论文首先制备零维α-Fe₂O₃纳米粒子、一维α-Fe₂O₃纳米棒、二维α-Fe₂O₃纳米片。α-Fe₂O₃纳米粒子尺寸越小比表面越高、吸附活性越大,灵敏度也越高;一维α-Fe₂O₃纳米棒提高了对丙酮气体的选择性;二维α-Fe₂O₃纳米片属于α-Fe₂O₃粒子的组装体,互相以“筛式”方式搭接,有效降低了团聚,对目标气体丙酮的响应值均有提升。为进一步提高α-Fe₂O₃气敏特性,采用静电纺丝制备α-Fe₂O₃纳米线,合成的α-Fe₂O₃纳米线是集成粒子组装、一维线型、三维孔隙等复合结构体,具有较高的比表面积及孔隙率,展现出较快的响应/恢复时间及较高的丙酮敏感特性。为提高纳米α-Fe₂O₃灵敏度,降低以α-Fe₂O₃为主体材料对丙酮气体的检测下限,对其进行Ag掺杂改性,原子比6%的贵金属Ag掺杂α-Fe₂O₃表现出最佳的气敏特征。为降低掺杂改性气敏材料成本,合成6%Mn、6%Co、6%Zn三种过渡金属掺杂α-Fe₂O₃气敏材料,研究结果发现,掺杂均提高了氧缺陷、降低了晶粒尺寸、提高了比表面积,对丙酮气体具有优异的气敏特性。为提高铁基纳米氧化物的长期稳定性,制备两种双金属铁基纳米氧化物（ZnFe₂O₄和NiFe₂O₄）,并对这两种材料展开掺杂改性研究,实验结果表明,掺杂均对两种材料结构产生影响,如晶格的变化、氧空位的变化、介孔分布的变化等,从而影响其表面吸附能及活化点位,制备的气敏元件灵敏度和稳定性均得到相应的提高。为降低工作温度,合成石墨烯/ZnFe₂O₄和碳纳米管/ZnFe₂O₄两种复合材料。研究发现,在材料复合过程中,由于界面的影响,ZnFe₂O₄粒子尺寸进一步降低,石墨烯或碳纳米管两种材料在单一应用过程中易团聚的特点得到改善,测试丙酮气体的最佳工作温度降低至180℃,并且有效降低乙醇气体的干扰,从而提高了其选择性;碳纳米管/ZnFe₂O₄复合材料从结构上与静电纺丝的线形结构相似,对比石墨烯/ZnFe₂O₄大尺寸的片层结构,线形碳纳米管/ZnFe₂O₄复合气敏材料互相堆叠形成丰富的三维孔隙,在制备生成器件过程中,低温烧结留下丰富的透气孔,所以具有更快的响应/恢复时间及更高的丙酮敏感性能。