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气体传感器被广泛应用于石油化工、安全监控、航空航天、环境监测等多个领域。半导体金属氧化物由于其对易燃易爆气体和有毒有害气体的高敏感性，被广泛用作气体敏感材料。纳米半导体氧化物气敏材料具有灵敏度高、工作温度低等优良气敏性能，但是其在高温下易团聚生长。而半导体气体传感器长期在高温工作，造成纳米氧化物失去其优良性能，因此提高其热稳定性是确保纳米材料优良气敏性能的关键。
本文针对氧化物气敏材料高温下易团聚生长的问题，以纳米SnO2为研究对象，通过表面修饰，提高纳米SnO2的热稳定性。其主要研究内容如下:
(1)在甲苯溶剂中，以TEOS为改性剂，利用乙氧基与纳米SnO2表面羟基之间的化学反应，将SiO2化学接枝于纳米SnO2表面，以限制纳米SnO2晶体粒子的生长，提高其热稳定性。改性前后，经1000℃煅烧，纳米SnO2平均颗粒尺寸由95nm降至30nm，限制了纳米SnO2晶体粒子的高温生长。
(2)以KH-550为改性剂，对纳米SnO2进行表面化学修饰，抑制纳米SnO2晶体粒子的生长。优化KH-550改性纳米SnO2的工艺，并对不同工艺条件下的改性材料进行气敏性能测试。结果表明，兼顾热稳性与气敏性的较佳工艺条件为:改性剂KH-550与纳米SnO2的质量百分比为9％，室温反应3h。该反应条件下制备的改性纳米SnO2对1000ppmH2的气体灵敏度为37.5，且引入第二相SiO2的质量百分比仅为1.74％。
(3)采用FT-IR、XRD、SEM、TEM等手段对TEOS与KH-550改性后的纳米SnO2进行结构表征与热稳定性分析。结果表明:SiO2与SnO2之间通过化学键Sn-O-Si相连接，SiO2高度分散于SnO2表面;以KH-550为改性剂，比TEOS能引入更多的SiO2，可更显著地提高纳米SnO2的热稳性;经KH-550改性的纳米SnO2于1000℃煅烧后，颗粒尺寸仅为10nm，比TEOS改性的纳米SnO2颗粒尺寸(30nm)更小，热稳定性更高。
通过硅氧烷中的乙氧基与SnO2表面羟基间缩合反应，SiO2以Sn-O-Si的化学键接枝于纳米SnO2颗粒表面，SiO2作为高度离散的第二相有效地抑制了SnO2晶体生长。两种改性剂都能够有效提高纳米SnO2的热稳定性，其中KH-550比TEOS改性效果更加显著，经过KH-550改性的SnO2在1000℃下粒径只有10nm。通过SiO2的表面修饰，SnO2气敏性能也显著提高，对H2灵敏度由5.4提高到37.5。