四氧化三钴是良好的检测VOCs的半导体材料,由于其表面性质较为活泼,在气敏中可以表现出较低的工作温度和较快的响应恢复速度。因此,本论文以合成高性能的VOCs气敏材料为目标,制备了四种形貌的四氧化三钴纳米材料,并对它们的气敏性能做了研究。为了提高四氧化三钴纳米线的性能,对水热温度、反应物的添加量以及煅烧温度等实验条件进行了优化,并通过掺杂改性的方式,探索了提高四氧化三钴材料的气敏性能的途径。同时,为分析这些条件对材料的影响,实验结合一系列的表征分析手段,从材料形貌、表面状态、晶体缺陷等角度探讨了气敏性能差异的原因,并提出了合理的机理解释。具体研究内容如下:1、实验采用水热法,以不同的钴盐为原料,制备了四种形貌的四氧化三钴纳米材料。气敏性能研究表明,四氧化三钴纳米线气敏性能最好,比其他三种形貌的四氧化三钴性能提高了 4倍以上。分析发现,四氧化三钴纳米线独特的多孔一维结构起到了很重要的作用。2、实验研究了制备四氧化三钴纳米线时水热温度、反应物的配比以及前驱体的煅烧温度对形貌、结构以及气敏性能的影响。通过分析四氧化三钴纳米线的微观形貌以及表面性态,探索煅烧温度对纳米线结构和性能的影响,结合空穴累积层理论,提出了四氧化三钴纳米的气敏传感机理。3、论文进一步开展了K掺杂四氧化三钴纳米线的改性研究。实验发现,掺杂了含量1%K的纳米线气敏性能提高很大,对100 ppm乙醇的气敏响应达到305,提高了一倍,且工作温度从185℃降至165℃。研究发现,K的掺杂对四氧化三钴纳米线的晶体缺陷和表面氧都有较大的影响,从而导致材料的气敏性能提高。