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本文在对WO3纳米颗粒进行一步氢化处理后研究了其气敏性能与表面结构的关系,从原子水平上指出了传感反应的反应活性位,阐述了氢化增强传感性能最根本的物理机制;此外,本文采用晶面调控的思路,通过熔盐法制备了沿[001]方向生长的BaTiO3纳米线、暴露{001}晶面BaTiO3微纳米片及随机取向的BaTiO3纳米颗粒,研究了暴露不同晶面的BaTiO3样品的光催化性能及不同取向的BaTiO3/PVDF薄膜的光伏性能并首次从原子水平提出了铁电自发电场的概念及其驱动的电荷分离机制。以上课题旨在研究材料结构与性能的关联性及催化传感反应的详细机制,具体探究内容如下:(1)将WO3纳米颗粒在氢气气氛下热处理不同时间得到氢化WO3样品,测试了氢化前后样品对乙醇、甲醇和甲醛气体的响应,发现氢化后的W03纳米颗粒具有增强的气体传感性能,且随氢化时间延长气体传感性能进一步增强。为了探究氢化对其气敏性能的影响机制,采用X-射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(FESEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和多功能成像光电子能谱仪(XPS)等仪器对样品的形貌结构进行了表征分析。提出具有悬挂键的不饱和金属W原子为传感反应活性位的概念,从分子水平上揭示了传感增强机制。为研究传感反应机理和设计更加优异的传感材料提供了理论指导。(2)采用熔盐法,制得BaTiO3纳米线和BaTiO3微纳米片,采用XRD、FESEM、场发射透射电子显微镜(FETEM)和物理吸附仪研究了两种BaTiO3样品所暴露晶面及其比表面积,测试并比较了两种暴露不同晶面的BaTiO3样品对孔雀石绿(MG)和甲基橙(MO)的光催化降解能力,发现暴露{001}晶面但比表面积较小的BaTi03微纳米片反而具有较强的光催化降解能力,提出四方BaTiO3{001}晶面为光催化反应的活性晶面。通过分析BaTiO3自发极化方向[001]的晶体结构,提出了铁电材料极性晶面Ba-BaTiO3(001)和O-BaTiO3(00 1)之间自发电场(Es)驱动的电荷分离模型,为充分发挥铁电材料在光催化领域的潜在价值提供了一定的指导。(3)由暴露{001}晶面的BaTiO3微纳米片和无取向的BaTiO3纳米颗粒为原料制备了[001]取向和随机取向的PVDF/BaTiO3薄膜,以ITO为上下电极对其进行了 Ⅰ-Ⅴ曲线测试,发现[001]取向的PVDF/BaTiO3薄膜具有增强的光伏和整流特性。通过探究BaTiO3[001]方向的晶体结构,提出了铁电材料BaTiO3自发极化方向上存在自发电场的物理机制。该研究为铁电材料在光电方面的研究及设计提供了新的思路。