由于大气污染日益严重,用于检测和量化有害气体的有效且廉价的系统变得越来越重要。气体传感器由于其低成本,高灵敏度,快速响应和直接电子接口而被认为是环境测量的有前途的替代品。而金属氧化物半导体是最具潜力的候选者,因为它们成本低,灵敏度高,响应/恢复时间快,电子界面简单,易于使用,能够检测大量气体等。其中,α-Fe₂O₃由于其环境友好、制备成本低、稳定性高等优点被广泛应用于气体传感器领域。具有大比表面积、导电和导热性的石墨烯近年来在气体传感器领域也深受研究者们的青睐,但是其耐高温性差,在高温下容易氧化,导致结构的坍塌,这对气体敏感性的控制和检测极为不利。而层状二维材料（石墨、氮化硼、二硫化钼）,它们不仅在性能上有许多与石墨烯类似的性质,而且还具有石墨烯所不具备的耐高温、抗氧化性等特性。因此,结合层状二维材料（石墨、六方氮化硼、二硫化钼）与α-Fe₂O₃的优点,制备出具有高灵敏度,高选择性、快响应/恢复速率的气敏材料在气体传感器的研究上尤为重要。本论文的主要研究内容如下:1、通过低温水解沉淀法和煅烧处理制备α-Fe₂O₃@graphite纳米复合材料。α-Fe₂O₃@graphite纳米复合材料是由孔径约为3.7 nm的多孔α-Fe₂O₃纳米棒稳定有序的生长在石墨纳米片上组成的。与纯α-Fe₂O₃相比,α-Fe₂O₃@graphite纳米复合材料具有增强的传感性能。在最佳温度260°C下,α-Fe₂O₃@graphite（12 h）纳米复合材料对50 ppm丙酮的响应达到最大值16.9,是α-Fe₂O₃的2.2倍。传感性能的提高归因于α-Fe₂O₃@graphite纳米复合材料的多孔结构、较高的比表面积、p-n异质结构以及石墨的高温稳定性。2、采用简单易操作且绿色的低温水解沉淀法成功制备了前驱体β-FeOOH/h-BN纳米复合材料,进一步通过煅烧处理得到类三明治状α-Fe₂O₃/h-BN纳米复合材料。结果表明,棒长约为100-200 nm的多孔α-Fe₂O₃纳米棒有序地锚定在氮化硼纳米片上。基于α-Fe₂O₃/h-BN纳米复合材料的高温气体传感器在最佳工作温度320°C时对50 ppm丙酮的响应值为10.2,约为α-Fe₂O₃的2倍。其响应/恢复时间为8/4 s。α-Fe₂O₃/h-BN纳米复合材料所表现出的增强的丙酮性能可归因于α-Fe₂O₃/h-BN纳米复合材料具有多孔结构,大的表面积,可调节空间电荷层的p-n异质结以及h-BN的加入有效的抑制了α-Fe₂O₃纳米棒的团聚。3、通过低温水解沉淀法和煅烧处理制备多孔α-Fe₂O₃@MoS₂纳米复合材料。α-Fe₂O₃@MoS₂纳米复合材料中的α-Fe₂O₃纳米棒的棒长在100 nm左右,且孔径约为4 nm。将所合成的纳米复合材料制成元件并测试气敏性能。结果显示,α-Fe₂O₃@MoS₂基传感器在最佳工作温度280°C下对50 ppm丙酮的响应达到最大值11.6,约为α-Fe₂O₃的2.3倍。其响应/恢复时间为5/4 s。α-Fe₂O₃@MoS₂纳米复合材料所表现出的增强的丙酮性能可归因于α-Fe₂O₃@MoS₂纳米复合材料具有多孔结构,较大的表面积,α-Fe₂O₃和MoS₂之间的异质结和协同效应以及二硫化钼所起到的“导电网络”的作用。