航空发动机等场合的尾气监测对飞行器安全有重要意义。这不仅要求气体传感器有优秀的气敏性能,更要求它们能耐受500℃以上的高温。二氧化铈（Ceria,CeO2）是一种有良好热稳定性和优异气敏性能的金属氧化物,在航空发动机尾气监测等高温气体传感领域有潜在应用。二维纳米片结构有高的比表面积和丰富的活性位点,可有效提高气体分子的吸附和解离,增大与目标气体分子的反应,从而提高气敏性能。论文以水热法为基础,首先合成了中间体CeOHCO3纳米片,再通过火焰处理法,分别制备了多孔二维CeO2纳米片和多孔二维TiO2纳米簇/CeO2复合纳米片。研究了其制备工艺,表征了其形貌、组成和结构,研究了以高温CO气敏为主的气敏性能,并探究了其气敏传感机理。首先,以氯化铈和油酸钠为原料,在180℃、48 h的水热条件下合成了中间产物CeOHCO3纳米片,然后,采用火焰法对中间体分别进行了0.5 min、2 min、5 min的退火处理,得到了不同的多孔二维CeO2纳米片。这些多孔二维CeO2纳米片的孔体积为0.16-0.18 cm~3 g-1,氧空位含量在40.0-43.2%之间。其中,火焰处理2 min得到的CeO2-2min NSs氧空位含量最多（43.2%）,孔体积最大(0.18 cm~3 g-1);对应地它的气敏响应值最高,在450℃对500 ppm CO的响应为10%;响应/恢复时间快,在450℃对500 ppm CO的响应/恢复时间分别为2 s/2 s;对CO的检测范围为10-10000 nm;在CH4、NO2、H2、NH3中对CO表现出很好的选择性以及良好的重复性。为了进一步提高对CO的响应值,将n型CeO2与n型TiO2复合形成n-n结,以调整带隙宽度、改变能带结构。在中间体CeOHCO3纳米片的基础上,在200℃、24 h的水热条件下对其分别进行Ce的摩尔量的5%、10%、50%、100%TiO2的复合,在火焰热处理1 min之后,得到多孔二维TiO2纳米簇/CeO2复合纳米片。复合纳米片比表面积为62.0-71.4 m~2 g-1,孔体积为0.25-0.28 cm~3 g-1,氧空位含量在35.2-42.1%之间,带隙宽度在2.2-2.6 e V之间。其中,Ce和Ti摩尔比为1:1复合得到的TiO2/CeO2-1:1 NSs氧空位含量最多（42.1%）,比表面积最大(71.4 m~2 g-1),孔体积最大(0.28 cm~3 g-1),带隙宽度最窄（2.2 e V）。相应地它的气敏性能最佳:在300℃对500 ppm CO的响应值为39%,检测极限为0.5 ppm,检测范围为0.5-5000ppm,响应/恢复时间快,在300℃对500 ppm CO的响应/恢复时间为2 s/6 s;在CH4、NO2、H2、NH3中对CO表现出很好的选择性以及良好的重复性。探究了其气敏传感机理,n型TiO2与n型CeO2复合形成了n-n结,带隙掺杂使TiO2/CeO2 NSs的带隙宽度减小,电子在价带和导带之间更容易跃迁,从而提高气敏响应值。其中Ce和Ti摩尔比为1:1复合得到的TiO2/CeO2-1:1 NSs带隙最窄,气敏响应值提高了4倍。纳米片结构限制电子在二维平面内移动,有高的载流子迁移速率,保证了快的响应/恢复时间。