氢气作为一种贯穿工业生产的清洁能源,在电网中也得到了广泛发展。它可被用作一种高效冷却剂为氢冷发电机组降温,也可作为能源在氢能发电机组中进行转化和储存,用于调节峰荷,还可以作为一种故障特征气体,在油中溶解气体分析（DGA）中扮演着重要角色。但是,氢气无色无味、易泄漏、爆炸极限低、不易探测等特点时刻威胁着电力设备的运行安全。在电网中,氢气检测涉及的设备种类繁多,数量庞大,需求各异。因此,针对氢气传感器的高性能、低成本可控制备研究也是对提高电网安全运行水平的有力保障。在各类气敏材料中,金属氧化物半导体（MOS）是最重要的气敏材料之一。其中Zn O和Sn O2同为宽禁带n型MOS材料,它们以较低的成本、优异的热稳定性和化学稳定性成为较理想的氢气敏感材料而被广泛研究。已有研究表明,低维结构的MOS材料因纳米效应体现出更加优异的电学特性,这使得纳米纤维结构将在氢气传感方面更具潜能。此外,贵金属掺杂也常被用于突破MOS材料的气体选择性问题,但这势必增加其制造成本,无法协调高性能与低成本间的矛盾。因此,实现对纳米纤维氢气传感器性能的深度挖掘和可控制备,成为解决该需求的重要方法之一。基于一维纳米材料在气敏材料中的优势,本文致力于利用静电纺丝技术对成本较低的Zn O/Sn O2基材料开展纳米氢气传感器性能增强的实验研究。面向Zn O/Sn O2基氢气传感材料性能提升需求的应用基础关键问题为研究背景,开展Zn O/Sn O2基纳米纤维多级复合微结构调控及其氢敏性能增强机理研究。首先,针对溶液掺杂等传统贵金属掺杂方法催化效率低的问题进行改进,提出一种磁控溅射掺杂-表面微结构煅烧重构的合成方法,该方法能够使贵金属掺杂物高效分散于电纺纤维表面,从纳米纤维表面微结构和形貌控制角度使氢气传感器的性能得到提升。经该方法制备的Pd掺杂Sn O2纳米纤维棒对100 ppm氢气的响应Ra/Rg为28.5,响应时间仅为4 s,与未掺杂样本相比在最佳工作温度降低了约50%的情况下,氢气响应提升了2.5倍。其次,通过对纺丝溶液以及煅烧参数进行纤维形貌的深度调控,得到一种从电纺纤维前驱体到中空纳米纤维的一步合成方法,基于该方法制备的三元异质结Pd/Zn O/Sn O2中空纳米纤维对200 ppm氢气获得了171的Ra/Rg最佳响应,并且在响应实时性方面也得到巨大提升。此外,研究了氩气等离子后处理与材料氢气传感性能的关联规律,从晶格缺陷结构调控的角度得到了等离子处理对材料表面空位氧调控和氢敏性能增强机制,并将材料从Pd/Sn O2向Zn O/Sn O2推进,实现了成本更低的非贵金属性能增强方法的应用。最后,针对非贵金属掺杂氢气传感器选择性不佳的瓶颈,通过对煅烧过程的控制,成功从电纺纳米纤维前驱体一步合成了具有功能化结构修饰的纳米复合结构,该复合结构的协同增效作用使其性能和选择性都得到显著提升,基于该方法制备的Zn O（0001）单晶纳米片功能化修饰的Zn O-Sn O2异质结纳米棒复合结构,在150℃低温下,对200 ppm氢气的响应Ra/Rg超过400,响应实时性和氢气选择性方面也具有优异表现,研究将电纺纳米传感器从单一的形貌结构和均质成分组成转向了具有功能化的非均质复合结构上,成功解决了高性能和低成本制备的矛盾。