随着社会经济的飞速发展,人类对自然资源的利用愈加强烈,随之出现的环境问题也越来越严重。许多工业生产及汽车尾气所带来的负面影响越来越显著,如酸雨、全球温室效应、雾霾等。这些恶劣的环境现象对人类的警示时刻提醒着人们对大气环境的保护尤为重要。与此同时,我们日常生活中,发生在身边的一些诸如气体泄漏、粮食变质、饮品酸化等大量安全问题更应该引起重视。所以,研究或开发便捷、可靠的传感器材料或装置在生活中至关重要,这也是当今科技发展必须跨越的一个课题。在众多敏感材料中,SnO2具有抗爆性强、材料成本低、使用安全、响应幅度大和气体响应速率快等优点,被认为是检测有毒有害气体的理想材料。然而,纯SnO2气体传感器不能同时满足高灵敏性、高选择性、快响应恢复特性等指标,在发生危险的同时不能及时做出警报,并且也可能会出现传感器自身的二次引爆现象。因此,对SnO2结构和组成进行优化,设计、合成高性能敏感材料是本论文研究的重点。在本论文中,以提高SnO2敏感材料的气敏性能为切入点,从材料的形貌、结构、组成优化入手,通过一步水热法实现SnO2花状结构材料、NiO-SnO2花状结构材料和Co3O4-SnO2花状结构材料的可控合成,并以甲醛、三甲胺气体为测试气体系统地研究气敏性能,解析形貌、结构、组成和气敏性质的构效关系,揭示影响SnO2敏感材料气敏性质的本质因素,为实现高效传感器的创制奠定基础。主要研究内容如下:1、采用简单的一步水热法合成SnO2花状结构材料,并以甲醛气体为测试气体系统地研究了气敏性能。实验结果表明,SnO2花状结构材料是由许多纳米薄片组成,直径约为1-2 μm,薄片的厚度约为10-20 nm,且内部具有很多的孔和间隙;SnO2花状结构材料对甲醛气体的最佳工作温度为200℃,最高气敏值10.6,并具有良好的循环稳定性。因此,SnO2花状结构材料是气体传感领域的理想材料。2、采用简单的一步水热法合成由多孔纳米片组装的NiO-SnO2花状结构材料,并以甲醛气体为测试气体系统地研究了气敏性能。与纯SnO2花状结构材料传感器相比,NiO-SnO2花状结构材料传感器显示出较好的敏感特性。引入NiO可明显降低工作温度,尤其是当NiO摩尔含量达到5 mol%时,在低温条件下该传感器对甲醛表现出高灵敏度、快响应-恢复速度以及良好的选择性和长期循环稳定性。气敏性能的提高主要归因于界面处形成p-n异质结和NiO的催化作用,扩大了表面耗尽层,增加了势垒高度。3、采用简单的一步水热法合成由多孔纳米片组成的Co3O4-SnO2花状结构材料,并以三甲胺(TMA)气体为测试气体系统地研究气敏性能。实验结果表明,5mol%Co3O4-SnO2花状结构材料制成的气体传感器在175℃时对5 ppm TMA的响应值为9.3,比纯SnO2传感器高2.9倍,比纯Co3O4传感器高7.2倍,并具有快响应-恢复速度以及良好的选择性和长期循环稳定性。该传感器性能的优化主要归因于在界面处形成p-n异质结和Co3O4催化作用。