金属氧化物WO3作为一种重要的n型半导体材料,其禁带宽度是2.5?3.5e V,拥有立方和六方等较多的对称结构。特有的某些化学及物理性质和在光催化、变色窗和光学调节器件及光(气、电)致变色、气敏传感等方面的应用,成为目前最具开发潜力的材料之一。随着半导体材料的迅速发展,现在利用WO3气敏材料开发的气体传感器件被国内外学者深入研究。本文采用水热法制备了按Ti与WO3的原子分数比为0%、2%、4%和6%的不同浓度WO3:Ti纳米晶粒,并将部分样品于350℃、450℃下退火1h。采用XRD、SEM、分光光度计等仪器表征了制备材料的微观结构、表面形貌以及光学性质等。结果表明,适量的Ti掺杂和经退火处理都可以抑制WO3晶粒生长,使粒径尺寸变小;当合成材料在350℃下退火处理后,晶粒的分散性变好,样品的晶相结构由正交相变为立方和正交的混合晶相;未退火WO3:Ti样品的光学带隙值随着Ti掺杂浓度的增加而改变很小。本文采用自制仪器测试了水热合成出的材料制备成气敏薄膜传感元件在200℃下对500ppm NO2气体的电学气敏性能,并对电学气敏机理进行了分析。元件的电学气敏结果表明,通过适量掺杂及350℃退火能使灵敏度提高,350℃退火处理的Ti掺杂2%样品所制成气敏元件的灵敏度值(15.38)最大,其响应恢复时间为2.2min和1.5min,此气敏元件具有优良的稳定性和可重复性。采用自制设备测试了纳米薄膜材料在常温下对300ppm的酒精、H2以及NO2的光学气敏性能,并分析了光学气敏机理。结果表明,退火前后所有样品在室温下对三种气体都有敏感性,且对H2、酒精气体的敏感性较好;未退火掺杂2%的样品、退火350℃掺杂6%的样品对300ppm的三种气体的敏感性相差不大,其选择性不好;未退火纯WO3样品对300ppm的H2具有很好的选择性;退火350℃掺杂2%的样品对300ppm的NO2具有较好的选择性;退火350℃纯WO3样品、退火450℃纯WO3和掺杂4%的样品对300ppm酒精的敏感性好,表明这几种样品对300ppm的酒精具有很好的选择性。