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在人们的生产生活中,不可避免地会使用或产生一些气体有毒有害、易燃易爆的气体,例如氮氧化物、二氧化硫、氢气、一氧化碳、甲烷、甲醛、丙酮等,这些气体一旦泄露或被排放到大气中,就会威胁人们的身体健康、甚至生命。因此,人们必须使用气体传感器时刻监测生活和工作环境中的气氛变化,预防可能发生的危险。基于半导体氧化物的气体传感器,拥有灵敏高、响应迅速、小巧低廉的优点而受到人们的关注。传感器的性能很大程度上取决于它所使用的材料的敏感性。本文以提高半导体气体传感器性能为目标,从敏感材料改性角度出发,利用多种纳米合成技术制备了不同微观结构的Zn O纳米材料、Ni O/Zn O异质结构纳米纤维,贵金属修饰氧化物半导体纳米材料。本论文研究内容如下:(1)发现了一种利用聚乙烯醇(PVA-1788)调控Zn O材料形貌,并制备Zn O纳米环的合成方法,研究了PVA的浓度、水浴预处理过程对Zn O形貌的影响。在对三甲胺的气敏性能方面,与Zn O纳米片相比,Zn O纳米环显著地提高了响应,降低了检测下限,改善了选择性。(2)利用静电纺丝方法制备了直径小于100 nm的Zn O纳米纤维,并对其三甲胺气敏性能进行了研究。Zn O纳米纤维对三甲胺气体表现出了不错的气敏性能,具有较高的响应(100 ppm响应为100),较低的检测下限(5 ppm),较快的响应和恢复速度(分别小于5 s和13 s)以及良好的选择性。为进一步提高三甲胺气体的检测能力,研制了基于Ni O/Zn O p-n型异质结构纳米纤维的三甲胺气体传感器,并研究了Ni O含量对Ni O/Zn O异质结构纳米纤维的三甲胺气敏性能的影响。其中,Ni O含量为4 mol%的Ni O/Zn O纳米纤维表现出了最有优异的性能,将Zn O的灵敏度提高了近8倍,将检测下限减少到0.5 ppm,并且显著提高了Zn O纳米纤维的选择性。(3)研制了基于Au纳米粒子修饰的Zn O纳米环的乙炔气体传感器。通过将尺寸在3 nm~10 nm的Au纳米粒子修饰在Zn O纳米环表面,显著提高Zn O材料对乙炔的气敏性能,包括:a)将工作温度从302°C降至255°C,远离乙炔的着火点(305°C),保障传感使用安全;b)将检测下限降低至1 ppm以下,有利于乙炔泄露的早期发现;c)较低的工作温度下保持较快的响应恢复能力,响应时间小于13 s,恢复时间少于5 s。(4)表面能高的晶面因为拥有大量不饱和键而产生较高的催化活性、吸附特性,能够增强材料的气敏性能;而贵金属纳米粒子具有显著的催化效应。通过结合两者的优势,制备了基于Au纳米粒子(3.7 nm~10 nm)修饰的具有高表面能晶面的Sn O2纳米晶材料的乙炔和CO气体传感器,器件表现出了优异的气敏性能。