二氧化锡（SnO₂）作为具有较高电子迁移率的宽禁带n型半导体材料,其制作的传感器对多种气体都有良好的气敏反应和响应恢复特性,且成本低、使用寿命长。因此,二氧化锡不仅是最早作为气敏材料的金属氧化物之一,而且到目前为止仍被广泛应用于气体传感器领域。尽管如此,仍需要通过多种改性方式来解决纯SnO₂基气体传感器稳定性差,选择性不佳等缺点,进一步使其臻于完善。元素掺杂和构建异质结构就是其中已被验证的有效手段。本文以分等级结构花状SnO₂为基础,采用水热法,分别制备了4 mol%Ni掺杂以及高浓度Ni掺杂（20 mol%,25 mol%,33.3 mol%）的样品,利用多种表征方法系统地对所合成的样品进行分析。研究了4 mol%Ni掺杂SnO₂花状结构对甲醇、高浓度Ni掺杂SnO₂花状结构对丙酮的气敏特性,并阐述了其提高气敏特性的机理。实验结果表明:（1）采用水热法,制备了不同浓度Ni掺杂花状SnO₂微结构。当掺杂量为4 mol%时,Ni原子掺入到了SnO₂的晶格中,并没有产生新的物相。提高Ni元素掺杂量后,高浓度的掺杂促使Ni原子从SnO₂固溶体中脱溶,经氧化形成NiO,生成了NiO-Sn O₂复合结构。此外,Ni元素的引入显著改变了Sn O₂的形貌和尺寸。（2）研究了4 mol%Ni掺杂SnO₂花状微结构对甲醇的气敏特性,结果表明:在最佳工作温度（280℃）下,掺杂后的传感器在100 ppm甲醇的测试浓度下响应值可达13.0,是同等条件下纯相传感器的2.4倍,响应/恢复时间为6 s和5 s,并且显著提高了传感器的选择性。（3）系统研究了高浓度Ni掺杂对丙酮的气敏特性,结果表明:相较于纯相传感器,掺杂后的样品均表现出更好的气敏特性:响应值提高,恢复时间缩短,且有更优的稳定性和选择性。尤其是传感器Ni₁Sn₃,对丙酮的气敏响应达到最优,在300℃,50 ppm丙酮的测试条件下,响应值高达20.18,是纯SnO₂基传感器的3.3倍,其响应/恢复时间仅为2 s/9 s。检测下限可低至10 ppb。（4）对Ni掺杂提高传感器气敏特性的机理进行分析:对于4 mol%Ni掺杂样品,替位式掺杂产生了氧空位,更利于氧分子吸附,另一方面也引入缺陷,形成附加能级,使电子更易受到激发,从而改善了气敏特性。高浓度的Ni掺杂,形成了NiO-Sn O₂复合结构,显著改善传感器的气敏特性应归因于Ni O和SnO₂间形成的p-n异质结,由于费米能级效应,使得耗尽层增宽,显著提高了传感器对丙酮的气敏特性。