气敏传感器在有毒有害易燃易爆气体的监测方面发挥着重要的作用。科研人员在如何提高其气敏性能方面一直进行着不懈的努力。目前,提高气敏传感器性能的方法主要有对气敏材料进行形貌和晶面调控,贵金属的掺杂,表面修饰等。本论文应用密度泛函理论,利用Material Studio软件中的DMol³模块,以h-WO₃作为敏感材料来研究其结构特点,气敏性能。通过对h-WO₃材料本身暴露晶面的不同和利用贵金属Au簇修饰表面两个方面实现提高气敏性能的目的。论文主要研究内容主要包含以下几个方面:（1）应用密度泛函理论（DFT）分别研究了体相、表面和2D层状h-WO₃结构特征,并研究了甲烷在h-WO₃（001）面和（110）面的传感机理。计算结果表明,平坦的（001）表面对CH₄几乎不传感。然而在山脊状的（110）面的W_4C和hole₂活性位发生了大量的电荷转移,分别达到了0.286e和0.266e。我们认为（110）面的空间几何结构对惰性CH₄中C-H键的活化起着重要作用。（110）表面结构的开放和具有尖端的特点,使得CH₄分子能够尽可能接近表面,这是应该是（110）面具有高活性的内在原因。比起暴露h-WO₃（001）面,暴露h-WO₃（110）面将WO₃材料的传感能力提高了4倍。此外,物理吸附的特性为材料的再利用创造了潜力。因此,高活性（110）面的存在使h-WO₃成为一种很有前途的甲烷检测材料。（2）采用相同的计算方法,研究了Au_n（n=1-5）在h-WO₃（001）完美和氧空位表面的生长和成簇规律,发现Au_n（n=1-5）簇在表面上都倾向于3D沉积。在此基础上研究了Au_n（n=1-5）修饰的h-WO₃（001）体系对CH₄的吸附传感。计算结果表明,物理吸附的CH₄在Au₁修饰的h-WO₃（001）面上实现了高达0.347e,0.321e的电荷转移,远远大于未修饰的h-WO₃（001）体系,实现了CH₄的高效传感。其活性位点是阳离子Au⁺。并且能量较小的（0.55eV左右）物理吸附保证了这一材料在低温下重复利用的可能性。随着金原子数的增加,活性位点有向零价金Au⁰转移的趋势。有趣的是,更大的金簇(Au_2-5)上电荷转移很小。因此,h-WO₃（001）面上Au簇存在对CH₄传感进行单原子催化的潜力。（3）采用相同的方法研究了Au簇修饰的h-WO₃材料对CO₂和H₂S气体的传感能力。结果显示Au簇的修饰大大提高h-WO₃对二者的传感性能。特别是在CO₂的传感过程中,纯h-WO₃无法实现CO₂的传感,电荷转移仅为0.035e,单Au修饰后电荷转移提升至0.139e,显示了Au簇修饰后的材料在相对惰性气体传感中的巨大的潜力。同时,Au簇的存在也显著提高了对H₂S的吸附传感能力。因此,Au簇修饰的h-WO₃是一种具有潜力的气敏传感材料,非常值得进一步进行商业开发利用。