ZnO纳米材料由于其优异的光电性能被广泛运用于有毒有害气体的实时监测中,是现今气敏研究的热点。作为典型的表面控制型传感材料,纳米ZnO的晶面暴露及表面缺陷排布对材料的气敏性能有着重要的影响。目前,虽然科研工作者们已经开展了大量有关材料表面缺陷与气敏性能研究的工作,但是通过材料表面微结构精细调控改善材料气敏性能的研究还仍较少。本论文即采用不同的方法制得了暴露不同晶面的ZnO纳米材料,研究了晶面效应对材料气敏性能及响应机理的影响,并通过不同的改性手段对材料表面缺陷进行调节,提高材料气敏性能,完成了材料表面微结构与性能的关联构建。具体的研究内容如下：1.采用一步高温溶剂热法以油胺做表面活性剂制备了暴露高能{1011}晶面的ZnO纳米锥状材料。通过煅烧热处理调节{1011}晶面缺陷排布,在确保材料无形变的前提下研究了老化温度对材料气敏性能的影响。结合荧光光谱(PL)、X光电子能谱(XPS)等表征技术对材料表面缺陷进行分析。通过{1 011}晶面缺陷重排模型合理地构建了材料表面微结构与气敏性能的关联。研究发现,高温煅烧致使材料变形且结晶度降低,气敏性能下降；而在300℃老化时,材料表面缺陷受热激发重排生成大量给电子缺陷Zni,增大材料表面吸附氧含量,提高了材料气敏性能。之后,通过气氛改性技术,利用改性气体与材料表面的不同相互作用进一步调控材料气敏性能。研究表明,ZnO纳米锥经过300℃氧气煅烧后,气敏响应可提升近三倍左右,成功地达到了气氛改性的目的。研究结果为暴露有特殊晶面ZnO纳米材料的气敏性能改性具有很好的借鉴意义。2.采用高温溶剂热法和水热法制备了主导暴露晶面依次是{1011}、{0001}和{1010}晶面的锥状、片状和棒状ZnO纳米材料。气敏测试表明三种产物性能遵循纳米锥>纳米片>纳米棒的规律,且三种材料均对乙醇具有突出的选择性。通过PL、XPS对材料表面缺陷进行表征,发现三种材料表面缺陷分布情况差异明显,且其表面给电子缺陷和表面吸附氧含量遵循纳米锥>纳米片>纳米棒的规律,与气敏性能优劣性相符,合理地从材料表面组成的角度解释了其气敏性能的差异。通过程序升温原位表征技术在线检测乙醇分子在材料表面的吸脱附物种,构建其表面组成与气敏响应机理的关联。结果表明不同晶面的氧化还原能力不同,乙醇在其表面吸附生成不同的中间产物,因而气敏响应机理不同。该研究结果还原了材料在工作温度下的真实气敏响应机理,为以性能为导向的材料结构优化提供了理论基础。