气敏检测是通过气体分子在半导体材料表面发生氧化还原反应消耗吸附氧,进而导致表面电导率发生变化,气敏传感器就是通过检测材料电导率变化来完成气敏检测的。二氧化锡（SnO2）作为宽带隙的n型氧化物半导体,由于其导电性好、灵敏度高、吸附性能优异,广泛应用于气敏传感器中,用来检测各种气体。然而,由于制备时水环境和存储时接触空气导致晶面可能发生羟基化和固有化学吸附分子存在,进一步导致晶面光学和电学性质同本征材料相比发生变化,这大大干扰了人们对吸附、气敏、催化等领域的认知。对晶面吸附机理的深入研究有助于我们更好理解材料表面分子吸附对材料光学、电学性质的影响规律,为针对性改善材料的性能、可控开发和研究催化和气敏材料提供理论指导。本文研究了SnO2（221）和（110）晶面的分子吸附行为,通过研究气体分子对晶面光电性能的影响,为优化SnO2材料气敏性能提供依据。具体内容如下:第一、水热合成八面体SnO2,用密度泛函理论模拟了SnO2（221）晶面的分子吸附行为,并对晶面的光电性能进行探究。理论模拟得到当H2O、O2和N2分子同时吸附在晶面上时,位于晶面上三个不同活性位点。分子单独吸附在晶面上时均使晶面电导率下降,但当三种分子发生共吸附时,晶面电导率上升。晶面的特征吸附种认定为H2O和O2分子。晶面O2分子的吸附使光电流谱的响应峰向短波移动。理论模拟计算结果与电化学阻抗谱的实验结果相一致。第二、水热合成八面体SnO2,结合密度泛函理论和电化学阻抗谱测试探究O2分子在SnO2（221）晶面上的吸附模式及演化。结果表明晶面吸附O2分子主要以两种可逆的吸附模式存在。正常空气环境下O2分子优先以单分子物理吸附模式（模式I）存在,物理吸附发生在晶面最高位置的桥式氧原子附近;随着氧浓度的增加,出现双分子吸附模式（模式Ⅱ）,在后者物理吸附的O2分子的影响下,使得前者的O2分子吸收能降低。同时通过费米能级态密度计算数据和电化学阻抗谱也证明了两种模式均导致晶面电导率降低,吸附模式Ⅱ比吸附模式Ⅰ电导率下降明显。第三、水热合成长矛状SnO2,用密度泛函理论模拟了H2O分子在SnO2（110）晶面上的羟基化行为和分子吸附机理。晶面吸附H2O分子后晶面发生羟基化,H2O分子发生解离,同时羟基化晶面能进一步化学吸附H2O分子使晶面电导率降低。晶面羟基化后能够促进O2分子在晶面上进行物理吸附,并且晶面电导率也发生大幅度降低,电化学阻抗谱也证实了这一结果。第四、通过调控HCl的用量水热合成三种不同形貌的SnO2,分别为八面体、长八面体和长矛状,进一步对其进行气敏性能测试。长矛状的最佳工作温度最低,但响应和恢复时间却最长。八面体SnO2气敏传感器在乙醇浓度为100 ppm时表现出良好的气敏性能,响应度为31.5,且响应和恢复时间仅为8和16 s。但当乙醇浓度大于100 ppm时,长矛状的响应度大幅提高,当乙醇浓度为1000 ppm时响应度已达到336,远高于其他两种形貌的SnO2。