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环境污染是人类当前所面临的一个重要问题,关系到人类社会和人类文明的可持续发展。随着科技的进步,人类改造大自然的能力不断增强,地球已经被各种有毒、有害物质污染,对各种污染物的监测和治理是解决环境污染问题的关键工作。因此,所需的相关传感器的研制工作,在工业、农业、牧业、运输、气象、航空及军事等方面,具有极大的社会意义和经济效益。针对无机半导体型气湿敏传感器的灵敏度低、响应慢、功耗大、制备工艺复杂等问题。基于导电聚苯胺(PANI)的电阻型气湿敏感传感器,因其制备工艺简单、价格低廉、灵敏度高、响应速度快、功耗低、工作于室温条件下等优点已被广泛的研究报道。决定传感器性能的主要因素是PANI材料固有的敏感特性,因此,制备高性能的PANI及其纳米复合材料,并研究其气湿敏特性具有重要的意义。无机纳米材料的种类非常丰富,具有独特的催化效应,如比表面积高、表面的活性点位丰富、表面的反应活性度好、高效的催化效率、极强的吸附能力等特性。因此,将PANI的优点与无机纳米材料的优点结合起来,制备出兼具二者双重特性的复合敏感材料,复合材料将具备纳米材料的表面效应和低尺度效应,耦合的复合材料还可能出现两种材料间的协同作用或互补作用,从而具有新的材料特性,使PANI气湿敏传感器的性能得到改善。本文制备了不同形貌的PANI及其纳米复合材料,制成电阻型气湿敏传感器进行测试研究,并对传感器的气湿响应机理进行探讨。本文的具体工作和主要研究结果如下:1.采用自组装法在金叉指电极(IDE)上制备了具有不同D-樟脑-10-磺酸(D-CSA)掺杂度的多种形貌的微纳米PANI薄膜,分析研究不同D-CSA掺杂度对微纳米PANI的形貌及其湿敏特性的影响。此外,还探讨了 PANI薄膜厚度对其湿敏特性的影响。通过优化D-CSA掺杂度和PANI薄膜的厚度参数,提升基于PANI薄膜的电阻式湿度传感器的性能。2.利用纳米金刚石(Nanodiamond,ND)的高比表面积和丰富的功能基团特性,采用原位化学聚合法制备ND/PANI纳米复合薄膜用于检测氨气(NH3),研究该复合薄膜对NH3的响应机理及响应特性,并分析了 ND的含量对纳米复合薄膜NH3敏感特性的影响。与纳米PANI材料相比较,ND/PANI纳米复合薄膜传感器对NH3的输出响应具有更高的检测灵敏度和更快的响应速度。3.石墨烯(Graphene)具有独特的微观结构和材料性能,利用原位化学聚合法和物理共混法将石墨烯作为纳米添加物,分别制备了两种graphene/PANI 纳米复合薄膜材料,分别采用 FTIR、BET、UV-vis、PL、XPS、SEM等进行光谱表征、分析了 graphene/PANI纳米复合材料的形貌特性,并将graphene/PANI纳米复合材料制备成NH3和CH4传感器进行相应电学特性的测试研究。讨论复合材料制备的方法对气体传感器的响应特性影响。纳米添加物graphene加入PANI能够增强基于graphene/PANI薄膜的NH3传感器的灵敏度,使传感器对NH3的探测下限更低。同时,加入graphene能提高传感器对CH4的灵敏度,使graphene/PANI薄膜对CH4的探测范围扩大,且探测范围和灵敏度随着graphene含量的增加而相应提高。深入研究了 graphene/PANI对NH3、CH4响应的机理及敏感特性,提出π-π*共轭单元体系解释graphene/PANI薄膜的气敏响应机理。