对于气体传感器来说，不仅要求有高的灵敏度、好的选择性，而且还需要有能在室温下连续工作的能力。近年来，已经有越来越多的人开始研究能在室温下工作的电阻型气体传感器。ZnO作为一种宽带隙的n-型半导体材料，已经被证实是十分适合作为光电气体传感器的气敏材料。但是，仅仅有紫外光才能作为ZnO这种宽带隙材料的激发光源，这限制了ZnO光电气体传感器的实际应用。原因有：一是紫外光的光源在价格上比较昂贵，二是人的肉眼不能看见紫外光，在操作的过程中，人体可能会受到伤害。因此，构建利用可见光作为激发光源的光电气体传感器是实现其在实际生产生活中应用的关键。当今，已有许多方法试图把一些宽带隙的半导体材料的光响应范围扩展到可见光区。窄带隙的半导体材料（如：CdS, Bi₂S₃, CdSe, PbS和LnP）已经被证实是非常有效的敏化剂，它们经常被用来敏化宽带隙的半导体材料（如ZnO，TiO2）。敏化剂可以制备出不同的形貌和不同的尺寸，以此产生大的比表面积和灵活多变的光响应。这种复合材料既可以拥有大的比表面积，又可以把光的响应范围扩展到可见区。因此，把它们作为可见光激发的光电气敏材料是一个十分理想的选择。将激发波长向长波方向移动是当今光电气敏传感器的研究热点。本论文的研究重点是构建基于ZnO的复合结构。探索最佳的合成方法和条件，以ZnO为基础构建成复合材料，扩展其光响应范围，增强其对可见光的吸收。通过构建异质界面，促进光生载流子的分离，抑制其复合，提高光电气敏活性。利用瞬态光电压技术（TPV）、光电流技术等光电表征手段，研究界面对整个复合材料的晶体结构、对光电的稳定性、光电性质和对气敏活性的影响。探讨其光生电荷分离-复合的行为与光电性质及其光电活性之间的关系。为以后设计、构建可见光激发的光电气体传感器提供理论依据。具体的工作内容如下：1.利用CdS NPs/ZnO复合结构构建了一个可以利用可见光作为激发光源的光电气体传感器。通过超声的方法在商品ZnO的表面生长了一层CdS纳米粒子，从而形成了CdS NPs/ZnO复合结构。与单纯的商品ZnO相比，该复合结构的光响应范围扩展到了可见光区，并且光电流的强度与单纯的CdS纳米粒子相比增强了8倍。同时，在可见光的激发下CdS NPs/ZnO复合结构对甲醛显示出很高的气敏活性。在室温下，能够检测到的检测下限要低于10ppm。此外， CdSNPs/ZnO作为一个气敏元件拥有很好的重复性。2.利用两种不同的方法合成了两种不同形貌的CdS/ZnO复合结构，分别是CdS纳米线/ZnO纳米球和CdS纳米线/ZnO纳米粒子。对于CdS纳米线/ZnO纳米球复合结构，X-射线衍射数据证实了合成的复合结构是具有ZnO和CdS两种材料，场发射扫描电子显微镜观察到CdS纳米线表面生长着球状的ZnO结构。高分辨透射电镜照片证实在CdS和ZnO之间存在着明显的界面。瞬态光电压测试数据揭示出在CdS和ZnO的界面能够抑制光生载流子的复合，延长CdS/ZnO复合结构中光生载流子的寿命。这种界面的存在有效的改善了样品的光电活性和气敏活性。CdS/ZnO对甲醛的气敏响应是单纯CdS纳米线的10倍。对于CdS纳米线/ZnO纳米粒子，通过透射电镜和高分辨透射电镜证实了CdS纳米线表面ZnO的存在。通过气敏检测，比较了不同方法合成的样品的气敏活性。CdS纳米线/ZnO纳米球有更好的气敏活性，而CdS纳米线/ZnO纳米粒子对光的响应和恢复更快。3.通过简单的水热方法合成了C掺杂的ZnO微球。该样品分别在500℃和700℃下煅烧两个小时。在不同温度下煅烧的样品的物理化学性质通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、X-光电子能谱、紫外-可见吸收、拉曼和光电流谱进行了研究。通过X-光电子能谱的分析该系列样品中确实有碳掺入，并且是以碳酸根的形式存在于ZnO当中。拉曼光谱的检测结果表示煅烧温度的不同样品中碳的存在形式是不同的。紫外可见吸收光谱证实在碳的掺杂后样品的吸收向可见光区移动。在进行紫外光气敏测试时发现：在500℃煅烧的样品展示出对乙醇最高的响应。瞬态光电压的结果表示在样品中存在sp2杂化的碳结构有助于改进光生电子空穴对的分离程度抑制其复合，从而增加了在样品表面光诱导吸附氧的数量，改善气敏活性。