硫化氢（H2S）气体作为一种工业原料被普遍使用,在低浓度时,它具有臭鸡蛋气味,长期接触低浓度硫化氢,会对接触人员的眼睛、呼吸系统和中枢神经系统造成伤害。高浓度的硫化氢气体会麻痹嗅觉系统,吸入高浓度的硫化氢会使呼吸神经中枢瘫痪,从而导致窒息。因此非常有必要对生活中的硫化氢气体进行检测。纳米科学技术的进步使各种特性的纳米传感材料被开发出来,气体传感器也得到长足性的发展。由于CuO与硫化氢气体在不同浓度下的独特反应,各种CuO纳米材料被开发出来,并应用在硫化氢气体检测方面。但是,工作温度偏高、稳定性差、灵敏度低、制备方法复杂等问题限制了硫化氢气体传感器的实际应用。本论文通过一种全新的方法设计了一种无粘结剂型CuO纳米阵列基硫化氢气体传感器,该方法最大限度的保留了气敏材料的原始形貌,能在150℃下实现对硫化氢气体的探测。在此基础上,从结构、表面、界面三个方面入手进行实验设计,提升其硫化氢传感性能。通过溅射In2S3纳米片构造p/n异质结,利用CuO/In2S3异质结转变为CuS/In2S3肖特基结进一步提升了CuO纳米阵列基硫化氢气体传感器的气敏性能,实现了在室温下对硫化氢气体的探测,但探测浓度较高。在前两个工作的基础上,通过对CuO纳米阵列含量的优化以及利用阴阳离子交换法制备CuS壳层构造CuO/CuS异质结,该传感器实现了在高温以及室温下对低浓度硫化氢气体的探测,能满足日常生活中对于硫化氢气体探测的需要。具体研究内容如下:（1）基于CuO纳米阵列的无粘结剂管式H2S气体传感器研究。首先,采用直流溅射技术在Al2O3陶瓷管表面沉积Cu金属层,然后通过化学湿法腐蚀的方法制备Cu（OH）2纳米阵列,随后在空气中退火制备了CuO纳米针阵列传感器,并证明了这是一种制备无粘结剂型传感器的有效方法,再对其进行了一系列的硫化氢气敏性能测试。气敏测试结果表明,CuO纳米针阵列传感器在150℃下对10 ppm H2S的响应为76.50%,具有优异的长期稳定性以及在干扰性气氛中具有良好的选择性,能满足日常生活中对于硫化氢气体的探测。（2）p-CuO纳米管/n-In2S3纳米片异质结构的开关效应用于高性能室温H2S探测研究。从结构方面入手,在不使用任何粘结剂的情况下,通过溅射、腐蚀、后续退火处理以及二次溅射的方法制备了CuO纳米管/In2S3纳米片异质结构气体传感器,从而促进了气体在表面的反应。在气敏测试过程中发现了CuO/In2S3气体传感器对不同浓度硫化氢响应的开关效应,使得在界面处的载流子浓度发生变化,并对这一机理进行了探究。当接触低浓度H2S（＜20 ppm）时,传感机理可以用CuO/In2S3 p-n异质结的气体吸附模型来解释。当暴露于高浓度H2S（＞20 ppm）时,传感机理可以用CuO/In2S3异质结转变为CuS/In2S3肖特基结来解释。p-CuO纳米管/n-In2S3纳米片异质结构气体传感器在检测H2S气体方面具有独特的潜力。该方法为其他无粘合剂气体传感器的制造提供了一种有效的策略,有利于气体传感器的微型化和集成化。（3）CuO/CuS核壳异质结构高灵敏度室温H2S气体传感研究。在前面研究工作的基础上对铜金属层溅射的时间进行了优化,从结构方面进行实验设计,通过阴阳离子交换法制备了CuO/CuS核壳异质结构,在这个过程中对阴阳离子交换时间进行控制来改善纯CuO的硫化氢传感性能,并分析了CuS壳层能增强硫化氢传感性能的原因。随着离子交换时间的增长,CuO表面会变得越来越粗糙,为气体分子吸附提供更多的活性位点,促进了表面反应;与此同时CuO表面的CuS壳层会越来越厚,在界面处将调制CuO表面的电子传输。纯CuO以及CuO/CuS基传感器在高温175℃的传感特征主要受硫化氢浓度的影响。由于CuO在低温下对于硫化氢气体的探测主要是可以自发进行的硫化反应,因此不管是在高温还是低温纯CuO以及CuO/CuS基传感器都能实现对硫化氢气体的探测。与纯CuO器件相比,CuO/CuS-7器件在最佳工作温度25℃下对5 ppm硫化氢表现出最高的响应107.63,是纯CuO器件在相同条件下响应1.33的80.92倍。XPS测试结果表明纯CuO中的吸附氧和氧空位含量比CuO/CuS-7中的吸附氧和氧空位含量少,为气体反应提供了更多的活性位点。因此,CuO/CuS-7样品有更好的硫化氢传感性能。