石墨烯自2004被发现以来,其独特的二维蜂窝状结构、较低的电子噪声、超高的电子迁移率和比表面积、以及室温下可导电和优异的力学特性等优点,引发科研工作者们的研究热潮;其超高的比表面积以及电子迁移率使得这种材料在气敏传感领域有极大的应用潜力。本论文通过化学气相沉积法(CVD)在镍泡沫和镍纳米线上生长出了三维结构的泡沫石墨烯和管式石墨烯,并研究了其对于NO2气体的气敏特性。具体的研究和实验内容如下:(1)通过CVD法,利用甲烷作为碳源气体,在镍泡沫上生长了石墨烯,通过控制生长温度和甲烷浓度,得到了高质景的少层石墨烯,并经镍泡沫刻蚀最后得到了泡沫石墨烯。气敏测试证明,基于CVD法制备的三维泡沫石墨烯气敏传感器对于NO2气体有良好的响应,同时也具有优异的重复性和选择性。气敏传感器对于80 ppm的N02气体的响应高达33.04%。传感器对500 ppb的NO2依然具有14.3%的气敏响应。泡沫石墨烯气敏传感器通过对连续三个50 ppm的NO2气体的重复性测试结果表明,传感器拥有良好的重复性能。同时传感器在300 s内可以达到气敏响应最大值。在紫外灯的辅助下,传感器可以在200 s内回复到最初的电阻值。此外,传感器展现了良好的选择性,其对于NO2气体的响应是其他对比气体响应的10倍以上。(2)利用化学还原辅以磁场的方法制备的镍纳米线作为生长衬底,通过CVD法在镍纳米线上生长了一层石墨烯,通过控制生长温度和甲烷浓度,生长出高质量低层数的石墨烯,再将镍纳米线刻蚀后,组装到Lift-off法制备的叉指电极上,最终得到对NO2气体具有优异传感特性的三维管式石墨烯气敏传感器。室温下在测试NO2气体浓度为50 ppm时,传感器有高达I 6.4%的传感响应;即使NO2的浓度下降到100 ppb的超低浓度,传感器依然具有5.5%的响应。传感器的良好重复性可通过5 ppm的低NO2浓度下连续测试三个循环来证明,当通入NO2气体时,传感器会在400 s内达到最高响应值,并且在紫外灯的辅助下在300 s内回复到初始电阻值,且每次循环的响应基本保持在9%。这种管式石墨烯传感器对于其他测试气体的气敏响应均在1%以下,远低于对NO2气体的响应,展示了良好的选择性。本论文通过两种三维结构的石墨烯材料制备了气敏传感器,在室温和大气环境中对于NO2气体均展现了良好的响应、重复性和选择性,在NO2气体分子检测领域拥有良好的应用前景。