二氧化碳的大量排放已经逐渐影响到了人们的正常生活,因此研究一种低成本、灵敏度高的二氧化碳气体传感器变得极为必要。薄膜型气敏材料以其特有化学、物理性能以及优良的表面特性在气敏传感器的发展方向上起到了主导作用。本文基于石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)器件,研究其气敏机理,选用带有丰富伯胺基的有机高分子材料聚乙烯亚胺作为制备二氧化碳薄膜传感器的敏感材料,它具有制备简单、成膜性好、灵敏度高的优点。此外,利用多种分析手段对其敏感机理进行深入研究并对薄膜敏感性能进行优化,主要内容表现为以下几个方面:(1)首先,以聚乙烯亚胺(PEI,Polyethyleneimine)作为单一气敏材料,采用旋涂工艺在QCM上制备PEI敏感薄膜。研究不同浓度的PEI溶液通过不同旋涂工艺参数所成薄膜对器件性能的影响,选择合适厚度的PEI薄膜制备参数。其次,利用多壁碳纳米管(MWCNTs),氯化亚铜(CuCl)和淀粉(Starch),分别对PEI进行微量掺杂并利用旋涂工艺制备PEI复合薄膜,检测其对CO2的响应特性。最后,分别采用MWCNTs,淀粉和氧化锡(SnO2)作为支撑材料通过喷涂和旋涂工艺制备PEI分层膜QCM气体传感器,对比分析了分层膜对CO2气敏响应的影响。实验结果表明,浓度为7.5mg/ml的PEI溶液通过旋涂工艺制备的敏感薄膜对的CO2气敏响应性能较好。由于淀粉具有较强的吸湿性且水分子能够促进胺基与CO2之间的化学反应,相对于PEI单层膜,掺杂了2mg淀粉的PEI复合膜在室温下对CO2气敏响应性能更出色。比较具有支撑材料的PEI分层膜和PEI单层薄膜的气敏性能差异,发现PEI-SnO2分层膜提高的传感器的响应,并减小了响应回复时间。(2)为了更好地解决环境因素对薄膜型传感器造成的干扰这一问题,本文具体分析了湿度对PEI单层膜和PEI/Starch复合膜传感器的影响,研究结果表明两者对水分子均有一定的响应,且水分子的存在促进了薄膜材料与CO2之间的响应,同时PEI/Starch复合膜传感器在水分子存在时对CO2的响应几乎提升了90%。此外,还分析了温度对PEI单层膜、PEI/Starch复合膜、PEI-Starch分层膜、PEI-SnO2分层膜传感器的影响,研究表明四种传感器在60℃时表现出更为优良的响应特性,且响应和回复时间均很短。研究对比表明,得益于SnO2的耐高温性,PEI-SnO2分层膜表现出更宽的温度稳定性。