随着纳米科技的快速发展和制备工艺的日渐成熟,基于二维ZnO的气、湿敏传感器受到广泛关注,增强传感器性能已经成为本领域的研究热点。本文以二维ZnO的控制合成、修饰、复合为导向,合成了三种ZnO纳米片复合多级结构,分别研究了其气、湿敏性能,进一步分析了相应的气、湿敏性能增强机制。本文主要取得了如下的研究成果:1.利用简单的两步法合成了不同比例的石墨烯量子点(GQDs)-ZnO纳米复合结构,对其形貌和结构进行了表征。结果显示,所合成的GQDs-ZnO纳米复合结构尺寸均匀、分散性较好。通过制备GQDs-ZnO气体传感器,研究了其气敏性能。测试结果表明,1.0%GQDs-ZnO气体传感器在较低的最佳工作温度下对二甲胺气体表现出了较高的灵敏度,其中在160℃下对200 ppm二甲胺气体的灵敏度达到了196.03,是纯ZnO在相同条件下灵敏度的3.2倍。GQDs-ZnO纳米复合结构对二甲胺气体敏感性能增强的主要原因包括GQDs引入之后额外的电阻调制、局部形成的p-n异质结,以及GQDs-ZnO界面上形成的额外气体吸附活性位点。2.通过水热法在三维泡沫碳基底上生长二维ZnO纳米阵列,合成了一种2D ZnO@3D CF纳米复合结构,并研究了其气敏性能及后续热处理对性能的影响。结果表明,经过250℃煅烧得到的2D ZnO@3D CF-250纳米复合结构具有最佳的气敏性能,在120℃的最佳工作温度下对乙醇气体表现出了较高的灵敏度、较短的响应-恢复时间、较好的选择性和稳定性等特性。2D ZnO@3D CF纳米复合结构气敏性能增强的主要原因包括其较大的比表面积、较高的孔隙率,以及CF作为支撑材料对纳米复合结构中自由电子转移速率的提高作用,这为设计低温、室温下的气体传感器提供了理论支撑。3.利用水热法分别合成了CuO和ZnO纳米片,并将其按照不同摩尔比混合,得到了2D CuO-2D ZnO纳米复合材料。对该复合材料的形貌进行了表征,并测试了其湿敏性能。与纯相CuO和ZnO相比,在相对湿度12%到97%的范围内,2D CuO-2D ZnO复合材料表现出了较高的灵敏度、较短的响应-恢复时间、较低的湿滞以及较好的重复性。其中,CuO:ZnO摩尔比为1:8的复合材料表现出了最佳的湿敏性能。当环境相对湿度从12%改变至97%时,相应传感器的阻抗变化了4个数量级,而响应时间仅为3 s,体现了优秀的湿敏性能,其强化原因为CuO和ZnO中形成的p-n异质结作用。