随着经济社会的快速发展,政府和民众对环境保护的重视程度越来越高。另外,与监测环境息息相关的传感器技术也在日新月异地发展,这两者共同推动着环境监测版块成为物联网垂直领域中率先投入使用的服务之一。在环境监测领域,由于化学燃料的大量燃烧导致空气中NO₂气体排放量急剧增加。NO₂对环境和人类健康的危害极大,因此,研制出能够有效地检测环境中NO₂含量的气敏传感器具有重要意义。传统金属氧化物传感器因为电导性差、能耗高等缺点而进入发展瓶颈。而石墨烯气敏传感器在室温下便能对NO₂良好的响应,但是也存在器件稳定性、响应恢复时间长等缺点,气敏特性也有待提高。因此本论文利用氧化锌对石墨烯进行复合,通过构筑异质结和修饰金属纳米粒子的方法,得到一种具有优异室温气敏性能的ZnO/石墨烯基NO₂室温传感器材料。对复合材料的气敏机理进行了研究。主要研究内容包括:（1）利用水热法将不同比例的还原氧化石墨烯（rGO）和氧化锌微米棒进行复合,构筑异质结以提高石墨烯基NO₂气体传感器的气敏性能。结果表明rGO对氧化锌微米棒进行了比较均匀的包覆和连接,且在复合过程中并未对氧化锌形貌造成明显影响。气敏测试发现,相对于纯的还原氧化石墨烯,该复合材料具有更加优异的室温NO₂气敏性能。其中ZnO rods-2%rGO表现出最佳的气敏性能,该气敏元件对30 ppm NO₂气体的响应值为3.35,响应时间/恢复响应时间90/215 s,具有良好的重复性和选择性。同时根据以上实验现象,我们探究了对氧化锌/石墨烯复合材料的气敏机制。（2）利用水热法法制备了Ag-ZnO rods-2%rGO、Au-ZnO rods-2%rGO三元复合产物。形貌结构分析发现石墨烯将氧化锌和金属纳米粒子进行了包裹和连接。在室温下Ag-ZnO rods-2%rGO、Au-ZnO rods-2%rGO对NO₂响应值为2.31和2.85,Au-ZnO rods-2%rGO比Ag-ZnO rods-2%rGO具有更高的响应和更快的响应时间、恢复时间。与ZnO rods-2%rGO相比,两种气敏材料在低浓度NO₂气体中具有更高的响应和更短的恢复时间。（3）利用水热法合成了不同复合比例的氧化锌纳米颗粒/石墨烯复合材料。结构表征结果显示石墨烯改变了氧化锌颗粒的团聚方式并对其进行了包覆,而氧化锌颗粒则抑制了石墨烯的堆叠。气敏测试结果显示所合成的ZnO NPs-1%rGO,ZnO NPs-2%rGO,ZnO NPs-3%rGO中ZnO NPs-1%rGO样品具有最好的室温NO₂气敏性能,该材料对10 ppm NO₂具有5.21的响应,其响应时间和恢复响应时间分别是198 s和144 s。此外,ZnO NPs-1%rGO样品对NO₂气体具有优良的特异识别能力和测试稳定性。复合材料优异的气敏性能来源于更小颗粒的氧化锌与石墨烯之间更加强烈的协同作用。