工业、环境和医疗等领域要求对空气中有害气体浓度进行实时检测,亟需开发具有高灵敏度、选择性和稳定性的气体传感器。传感器的核心是气敏涂层,但高性能涂层在材料设计和结构优化方面存在挑战,且其气敏机理有待深入研究。本文采用液相等离子喷涂制备纳米结构的氧化钨涂层,优化了涂层的制备工艺;观察了氧化钨涂层的微观组织形貌;探索了不同掺杂物制备的WO₃复合涂层和纯WO₃涂层的微观组织与性能;阐明了氧化钨涂层的气敏机理。本文研究的主要结论如下:研究了TiO₂金属掺杂物及喷涂功率对WO₃涂层的影响规律并将其与相同条件下制备的纯WO₃涂层进行对比（喷涂功率均为33k W）。掺杂Ti O₂后发现涂层中晶粒的尺寸长大受到一定程度的限制使得涂层的比表面积增大,更易于接触测试气体。以喷涂功率为33k W时所制备的涂层为研究对象,表征了涂层的气敏性能。在气敏性测试过程中,发现三种温度下（100℃、150℃、200℃）Ti O₂-WO₃复合涂层对100ppm的NO₂都具有较短的响应和恢复时间。当温度在100℃时,Ti O₂-WO₃传感器的灵敏度明显优于WO₃涂层,前者的灵敏度比后者高了一个数量级。在涂层气敏机理的研究中发现,Ti O₂-WO₃复合涂层中均匀分布着Ti O₂和WO₃两种半导体材料,由于Ti O₂和WO₃均属于n型半导体,两者紧密接触将在界面处形成n-n型异质结。因为WO₃的功函数要小于Ti O₂的功函数,因此电子会从Ti O₂导带处转移到WO₃附近,随着电子的转移会在WO₃导带处出现电子聚集区形成聚集层使得能带向下弯曲,而相应的Ti O₂附近就会形成耗尽层使得能带向上弯曲,更易与吸附态的氧相接触,材料在导电性能上会出现一定程度的下降,使得两者在接触处形成接触势垒,接触势垒的存在会限制电子在Ti O₂-WO₃之间的转移,使得涂层气敏性能得到了提升。这就是在相同条件下,Ti O₂-WO₃复合涂层与纯WO₃涂层相比较,表现出更优异的气敏性能的原因。研究了Au金属掺杂物及喷涂参数对WO₃涂层的影响规律并将其与相同条件下制备的纯WO₃涂层进行对比（喷涂功率均为33k W）。本文将170mm确定为最佳喷涂距离,在此喷涂距离下,所获得的涂层中WO₃颗粒的结晶度完好,且晶粒尺寸仍处于纳米级,符合涂层对良好气敏性能的要求。气敏传感器的工作温度分别为100℃,150℃和200℃时,发现随着测试温度的升高,Au-WO₃复合涂层的响应电阻值显著下降,这将导致该涂层灵敏度的降低,从而气敏性能变差。因此,本文制备的Au-WO₃气敏传感器涂层在较低温度（100℃）下具有较好的灵敏度。