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随着经济社会的发展,自然资源和环境污染问题也日益严重。有毒有害气体的泄露、温室效应、可燃性气体的爆炸、食品安全等问题都时刻威胁着人们的生命与健康。而对周围环境有害气体浓度变化进行有效监测并公开,也能让人们规避于突发气体泄漏和污染事件。因此,设计并开发理想的气体传感器是当前研究的重要课题之一。SnO2和ZnO都是重要的气敏材料。它们因具有耐热性、耐腐蚀性、材料成本低等优点而被广泛研究,同时也存在气体响应低,工作温度高、响应恢复时间长、选择性差等缺点亟待解决。较低的响应、较差的选择性、较高的工作温度抑制了气敏传感器在实际生活中的应用。气敏反应是发生在气敏材料（SnO2、ZnO）表面气-固界面上的化学反应。材料的组成、微结构、表面缺陷和表面修饰等因素对气敏性能都有重要影响。因此研究影响SnO2、ZnO气敏性能的因素对制备优良的气敏材料具有重要的指导意义。主要研究工作如下:1.SnO2空心纳米带的制备及其丙酮气敏特性研究。通过优化实验条件,利用静电纺丝技术制备了SnO2纳米纤维,烧结结晶后形成SnO2空心纳米带。我们对空心结构的成因进行了分析,认为是在静电纺丝的过程中,纤维轴心至四周存在的乙醇浓度差,导致扩散过程中Sn2+离子和PVP分子聚集在纤维外侧,残余乙醇占据纤维内侧。随着退火过程中PVP和乙醇的分解,以及SnO2结晶生长和坍塌,最后便形成了SnO2纳米带。经由XRD和Raman表征,确定样品为SnO2的金红石结构。SEM和TEM表征确认了SnO2纳米带的空心结构和介孔结构。随后测试了SnO2空心纳米带的气敏特性,发现在260°C的工作温度下对100ppm丙酮的响应达到了52。这与传统的SnO2块体气敏材料相比,响应提升了5倍左右。经进一步分析,SnO2纳米带还具有不错的饱和浓度（50000 ppm）、灵敏度和响应/恢复时间。2.Pr掺杂SnO2纳米管的制备及其乙醇气敏特性研究。本实验以二水合氯化亚锡、硝酸镨、聚乙烯吡咯烷酮为原料,乙醇和二甲基甲酰胺为溶剂,用静电纺丝技术制备了不同浓度Pr（0.3 wt%,0.6 wt%和1.0 wt%）掺杂的SnO2纳米管,并利用XRD、XPS、EDS、SEM、TEM和BET等技术对样品的微观结构和形貌进行表征。结果表明:随着掺杂浓度的增加,SnO2纳米管直径呈现出先增大再减小的趋势。XRD和XPS表征表明,Pr离子以Pr3+/Pr4+混合价态的形式掺杂进SnO2的晶格中,并且Pr3+离子替位晶格中的Sn4+离子产生了氧空位。随后,将所得的纳米材料涂覆在带电极的陶瓷管上制成传感器,通过气敏测试发现Pr离子的掺杂使SnO2获得了对乙醇气体的优良响应。最后,我们对Pr掺杂SnO2传感器的气敏机制进行了讨论。3.Ce掺杂ZnO纳米管的制备及其丙酮气敏特性研究。本实验以乙酸锌、硝酸铈、聚乙烯吡咯烷酮为原料,乙醇和二甲基甲酰胺为溶剂,用静电纺丝技术制备了Ce掺杂的ZnO纳米管,并利用XRD、XPS和SEM技术对样品的微观结构、元素价态和形貌进行表征。结果表明:所得的样品呈均一的管状结构。Ce离子以Ce3+/Ce4+混合价态的形式成功地掺杂进ZnO的晶格中,且Ce3+/Ce4+替位晶格中的Zn2+产生了更多的剩余电子。随后测试了Ce掺杂的ZnO纳米管的气敏特性,发现与单一的ZnO相比,Ce掺杂的Zn O对丙酮气体具有更高的响应和灵敏度。而获得气敏提升的关键,在于Ce掺杂后对ZnO晶体结构的优化和电子特性的改良。4.ZnO/SnO2核壳结构纳米管的制备及其乙醇气敏特性研究。实验先利用静电纺丝技术制备了SnO2纳米管,随后借助水热法在SnO2纳米管表面生长了Zn O壳层。利用XRD、EDS、SEM、TEM、XPS和元素分析等表征技术,证实了ZnO/SnO2的核壳结构。结果表明由ZnO粒子组成的壳层均匀地生长在SnO2纳米管表面,且壳层厚度约为12 nm。对ZnO/SnO2的气敏特性进行测试,发现基于ZnO/SnO2复合材料的气敏传感器具有更低的工作温度（200°C）和更高的乙醇气敏响应（对100 ppm乙醇其响应达到397）。研究表明:ZnO/SnO2气敏特性的提升得益于材料的一维管状结构,ZnO和SnO2界面产生的异质结以及少量Zn2+掺杂进入SnO2晶格生成氧空位的共同作用。