随着生活水平的提高,人们逐渐认识到生活环境的重要性,有毒有害气体的监测也变得更加重要。NO₂是氮氧化物的一种,人类的生产活动和自然现象都会产生NO₂。NO₂超标会引起多种环境问题,如酸雨,地表水酸化、富营养化,大气能见度降低等。NO₂被人体吸入后,能够对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用,危害人体健康。本文在已有文献报道和课题组前期研究基础上,采用两步微波辅助水热法制SnO₂@ZnO复合材料,分析其生长机理并系统的研究了其气敏性能,同时探索了不同金属元素掺杂的SnO₂@ZnO复合材料对NO₂气体的响应性能。主要研究内容如下:首先通过微波辅助水热法,制备ZnO纳米棒作为初级材料。在此基础上通过二次微波辅助水热法,制备SnO₂@ZnO复合材料。通过正交实验和极差分析,以在300℃下对10 ppm NO₂气体的响应度为指标,确定影响SnO₂@ZnO复合材料气敏性能的主次因素并得到优化制备工艺参数后,通过XRD、SEM、EDS、XPS等相关表征测试方法对优化工艺条件下制备的SnO₂@ZnO复合材料的晶体结构和微观形貌进行了表征。最后,通过时间单因素实验探究其生长机理。在优化工艺参数的基础上进一步探究了添加不同浓度的金属元素Ni、Cu、La、Mn掺杂对SnO₂@ZnO复合材料微观结构和形貌的影响,并应用XRD、SEM、EDS的相关表征测试对掺杂后的SnO₂@ZnO复合材料进行了系统的分析,结果表明,当掺杂浓度为1%时,四种元素都未掺杂成功,当掺杂浓度为3%时,只有Cu元素掺杂成功,当掺杂浓度为5%时,四种元素都掺杂成功。随着元素掺杂浓度的提高会改变SnO₂@ZnO复合材料的形貌,使SnO₂在ZnO表面择优生长为片状结构。最后系统研究了所制备复合材料的气敏性能,结果表明,SnO₂@ZnO复合材料与单一的ZnO纳米材料相比,具有较低的工作温度、高响应度、快速响应/恢复时间的优点,同时SnO₂@ZnO复合材料对NO₂气体有良好的选择性和稳定性。加入5%浓度Ni、Cu元素掺杂后的SnO₂@ZnO复合材料的响应度有显著的提升,而加入5%浓度La、Mn元素掺杂后的性能有所下降。最后结合实验结果对SnO₂@ZnO复合材料的气敏机理进行了理论分析。