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随着生产生活过程中污染物的排放,产生了大量有毒挥发性气体。为了检测这些有害气体,气敏传感器便应运而生。气敏传感器的核心是传感材料,其中氧化锌（ZnO）,氧化钨（WO3）和氧化钴（Co3O4）三种氧化物半导体是传统的气敏材料。虽然许多研究人员已经探究了基于ZnO,WO3和Co3O4氧化物纳米材料半导体气体传感器的传感性能,并且取得了很大进展,但依旧存在诸多不足,难以满足高性能、低功耗的实际应用需求。因此,迫切需要制备低成本的传感器实现实时在线输出,满足生产生活、医疗健康、空气质量、食品安全等领域的需求。本文采取结构和缺陷调控的方法,采用修饰和退火两种途径,分别研究了ZnO、WO3和Co3O4的气敏性能,并进一步解释了相应的气敏增强机制,获得以下结论:1.两种氧化物形成异质结的纳米结构对电阻型传感器气敏性能有巨大影响,但是过渡金属钒酸盐（TMV）修饰到金属氧化物主体材料（例如ZnO）上对气敏性能的影响尚未见报道。在本章中,首先通过水热法合成ZnO纳米片组装的微球,然后将不同量的Zn3（VO4）2通过浸渍-煅烧法修饰到ZnO纳米片。材料表征表明,不同含量的Zn3（VO4）2纳米粒子成功地修饰了具有丰富缺陷的介孔ZnO纳米片组装成的Zn3（VO4）2-ZnO微球。以丙酮（C3H6O）为探针分子,系统研究了纯ZnO（P-ZnO）和Zn3（VO4）2-ZnO（V2-ZnO）的气敏性能。对比不同修饰含量材料的气敏性能,确定Zn3（VO4）2的最佳含量是1.0%摩尔比（命名为1.0%V2-ZnO）。与P-ZnO相比,1.0%V2-ZnO在350℃最佳工作温度下表现出优异的丙酮传感性能。例如,1.0%V2-ZnO对200 ppm丙酮的响应值高达303.6,几乎是P-ZnO的10倍;同时,1.0%V2-ZnO响应/恢复时间比P-ZnO微球短。实验表明V2-ZnO微球优异的丙酮传感性能主要归应于丰富的缺陷、异质结界面、较小的厚度以及介孔结构诱导的电子和化学敏化的协同效应。2.通过简单的水热-煅烧法成功地制备了钨酸铋Bi2WO6（BWO）改性氧化钨WO3（WO）的2D/2D异质结纳米片（BWO/WO）,并采用多种表征方法分析了纳米片的晶体结构和形貌。发现BWO/WO-3纳米片具有较小的尺寸和厚度。此外,还系统地研究了基于BWO、WO和BWO/WO-3的三种传感器的传感性能。在最佳工作温度（260℃）,BWO/WO-3异质结传感器显示出优异的二甲胺（DMA）响应（Ra/Rg=60）,分别是BWO和WO的7倍和3倍;并且BWO/WO-3传感器对200 ppm DMA具有快速的响应时间（<3.6 s）和恢复时间（18 s）;同时,BWO/WO-3传感器还具有优异的长期稳定性、良好的选择性、强抗干扰能力等优点。在排除比表面积对气敏性能的影响后,BWO/WO-3纳米片气敏性能的提高主要是由于BWO和WO之间N/N异质结形成合适的缺陷位点,加速了电子/空穴对复合速率。这些实验结果表明,BWO/WO-3异质结在DMA气体传感器方面具有发展潜力。3.利用简单的水热-煅烧法成功地合成了一系列多晶Co3O4纳米颗粒,系统地研究了这些材料的微观结构和表面缺陷。不同煅烧时间获得的样品中,Co3O4-2h在室温下对200 ppm的NH3的响应值为102.8,响应时间和恢复时间分别为65 s和208 s。同时,传感器还展示出优异的选择性,良好的可重复性和长期稳定性。排除比表面积和粒径对气敏性能的影响,传感性能提高归因于高的Co3+浓度和丰富的双电离氧空位Vo¨的协同效应。高的Co3+浓度和丰富的双电离氧空位Vo¨为材料表面提供了更多的活性中心,从而提高了其传感性能。高选择性和良好的重复性使其成为制造氨传感器的理想选择。这项工作为通过调整氧空位的荷电状态来提高P型氧化物的气敏性能提供了一种很有前景的策略。