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在全球的环境污染问题中，气体污染属于环境污染中一项十分重要的研究课题。目前，已知的大气污染物约有100多种，SO2、CO以及NO2作为三大气体污染物，尤其是NOx，对它的检测和控制在气敏传感等领域具有重要的实用价值和商业前景。在各种新型气敏传感材料中，晶态碳材料由于其优异的导电性、高效电子传输效率已被用作气敏传感领域，将晶态碳与对NOx有气敏响应的半导体金属氧化物形成复合材料可以实现在室温下对NOx气体的快速响应。本论文基于对气敏传感器中结构与性能关系的理解，设计合成出一系列金属氧化物/晶态碳基气敏传感材料，这些材料都是具有独特结构的高性能，高稳定性的非常有潜力的室温NOx气敏材料。本论文主要研究内容如下：(1)通过两步法合成了四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合体(Fe/rGO-400)。首先在水热的条件下合成FeOOH/GO复合物，然后进一步在N2气氛下400℃焙烧得到Fe/rGO-400复合体。TEM分析表明在Fe/rGO2-400中Fe3O4纳米粒子均匀分散在还原氧化石墨表面，粒径在20~50nm左右；随着椭圆形Fe3O4在rGO上负载量的增大，纳米椭圆形Fe3O4的粒径尺寸逐步增大。XPS分析表明：在Fe3O4纳米粒子与rGO基底之间存在较强的相互作用。本实验所合成的Fe/rGO2-400材料在室温下对NOx有很好的气敏响应，对97.0ppm的NOx的气敏响应为35.6%，响应时间为29.3s。Fe/rGO-400具有特殊的层状结构，有利于待检测气体的扩散、吸附和脱附。此外，采用rGO作为碳基底，除了增加复合体的导电性以外，对纳米粒子的生长起到限域的作用，是制备该小尺寸、高分散Fe3O4粒子的必要条件。(2)采用液相回流法制备了三氧化二铟/还原氧化石墨复合体(In2O3/rGO)。在合成中，采用氧化石墨为碳源，硝酸铟为金属盐、SDBS为表面活性剂与尿素作为沉淀剂。同时，在没有氧化石墨时，合成了不同形貌的三氧化二铟气敏材料。采用所合成的气敏材料组装成气敏元件，对其进行室温下的NOx气敏测试。研究表明，三氧化二铟/还原氧化石墨复合体具有N型半导体特性，在室温下对97.0ppmNOx的响应为1.45，响应时间为25.0s。组装的纯三氧化二铟气敏传感器在室温下对NOx具有较好的气敏响应，对97.0ppm NOx的响应为17.0，响应时间为17.3s。材料在室温下NOx气敏性能增强的原因为特殊形貌和多孔结构。(3)以廉价的膨胀石墨为碳源，硝酸铈为金属盐，采用水热法合成了大约3nm的CeO2纳米粒子高度分散的二氧化铈/类石墨烯复合体(CeGNCs)。在合成中，在真空诱导下硝酸铈的溶液进入到膨胀石墨的层中，经过水热后CeO2纳米粒子在层中逐渐的长大，并剥离了膨胀石墨片层，最终形成二氧化铈/类石墨烯复合体。结果表明，大约3nm的CeO2的纳米粒子高度分散在大约10层的类石墨烯纳米片上。其中，CeO2含量为46.7wt%的CeGNC2在室温下对NOx展现了非常好的气敏性能，最低检测限可达5.0ppm，对100ppm NOx的响应为10.39%，响应时间为7.33s。该复合体在室温下NOx气敏响应增强主要是由于这种小尺寸的CeO2纳米粒子以及复合物导电性增强。CeO2纳米粒子与类石墨烯纳米片形成了肖特基接触，电子能够快速从导带上的获得并且迁移。(4)本文组装了基于三维纳米花状CuxO/多层石墨烯纳米片复合物(CuMGCs)的一种新型的室温NOx气敏器。在合成中，首先，对膨胀石墨采用KOH进行活化，在表面形成一些适中的活性基团，然后，醋酸铜以及表面活性剂(CTAB)在真空诱导下被压入活化的膨胀石墨层间，在回流过程中，同步地剥离活化的膨胀石墨形成多层石墨。最后，由5~9nm CuxO组装的三维纳米花均匀地生长在多层石墨烯的表面。KOH活化步骤在形成均匀的复合物中起到了非常重要的作用。将所合成的复合材料组装成气敏传感元件在室温下用于检测NOx，研究发现所合成的复合材料对NOx气体的气敏响应均比CuxO气敏性能显著提高。其中，CuMGC2气敏传感器在室温下对NOx的检测限可达ppb级，对97.0ppm NOx的灵敏度为95.1%，响应时间仅为9.6s。气敏响应增强主要归因于CuMGCs的导电性提高。一系列Mott-Schottky和EIS测量表明，CuMGCs的载流子密度远高于CuxO，很容易从导带上捕捉电子，并且快速的迁移。