气体传感器已经成为现代社会的生产和生活中不可或缺的器件,其应用范围从外太空的气体检测到室内空气的监控,从工业生产监测到医学疾病的诊断。传感器存在于现代自动化系统中的诸多方面,使自动化系统更具智能化。挥发性有机气体(VOC),如乙醇,甲醛和氨气等,是很多工业过程中的副产品,并且对人体危害很大,是大气污染的主要成分。作为气体传感技术的核心部分,对具有纳米结构和新型气敏材料的研究倍受重视。本论文面向对VOC气体的检测,分别研究了钛掺杂氧化铬纤维、镍掺杂氧化锡纳米纤维以及银离子沸石材料的制备表征及其气敏特性,并研究了沸石离子电导的机理。首先研制了钛掺杂氧化铬(CTO)纤维气体传感器。不同煅烧温度对CTO纤维结构影响的研究表明,纤维中氧化物晶体随着煅烧温度的升高而长大,直至破坏纤维结构。对CTO纤维制作的传感器的测试表明,传感器对乙醇气体具有良好的气敏性能；异丙醇是主要干扰气体之一；传感器响应随着湿度上升而下降。采用传感器响应公式计算了传感器信号的参数和响应的拟合数值。论文采用静电纺丝技术制备了镍掺杂和未掺杂的氧化锡纳米纤维(NSO),并研究了其对甲醛的气敏特性。对材料进行分析的表征结果发现,镍掺杂使纤维表面氧化锡晶体扭曲,引起材料活化能、晶体尺寸和化学状态的变化。掺杂的气体传感器最佳工作温度为200℃C,最小检测浓度为0.08ppm。传感器对10ppm甲醛的响应和恢复时间分别为50s和80s。该传感器在90天内对甲醛响应具有很好的稳定性。分析了NSO对甲醛的敏感机理。通过研究Ag+移动性随氨气变化的机理,本文设计了一种基于银离子Y型沸石(Ag-Y)传感器,用于检测柴油发动机中的氨气。分析阻抗谱、红外、XPS等表征结果,说明了氨气有助于Ag+在沸石内移动；证明了Ag+-NH3络合物的形成,并在300℃C左右分解；而在过剩氨气环境中,部分的Ag+-NH3络合物可以保持到450℃C。对各种气体的测试表明,该气敏元件对O2,CO,CO2和丙烷不敏感,NO的干扰很小,湿度影响元件的基线阻抗。颗粒尺寸对材料的离子电导的影响是当今离子材料研究热点之一。本论文首次系统的研究了不同尺寸的碱金属交换沸石的离子电导特性,其尺寸分别为沸石薄膜,微米级沸石,亚微米级沸石和纳米沸石。利用阻抗技术,计算了多种不同类型沸石的活化能。总体来说,沸石的活化能随着其Si/Al比上升而下降。在沸石颗粒表面通过硅烷表面修饰后,随着高温煅烧,在颗粒表面形成硅烷网状薄膜。这种表面改性对微米级沸石只有很小影响,然而纳米级沸石活化能却上升很大。实验结果表明沸石中阳离子在晶体边界的跃迁与离子传导相关,特别是当晶体尺寸达到纳米级别。