氢能源来源广泛、清洁无污染并且热效率高,被认为是未来理想的新能源。但由于氢气遇明火具有较强的爆炸性,氢气泄漏的探测问题随着氢能的广泛应用变得越来越重要。半导体型氢气传感器由于具有灵敏度高、性能稳定、寿命长等优点,成为人们的研究热点。五氧化二铌(Nb2O5)是一种具有优异的吸氢、解氢能力的催化材料。本文采用水热法在金属铌片上原位生长了 Nb2O5纳米棒阵列,研究了水热生长的条件对纳米棒阵列的物相与形貌的影响,分析了纳米棒的水热生长机理,并对Nb2O5纳米棒阵列的光学特性与室温氢气敏感特性进行了初步的研究。获得的主要结果如下:1、以双氧水(H2O2)为氧化剂、氟化铵(NH4F)为矿化剂,采用一步水热法制备了六方相Nb2O5纳米棒阵列。研究了水热温度、NH4F浓度、H2O2浓度以及水热反应时间对产物的物相与形貌的影响。结果表明,升高水热温度、增加NH4F浓度或延长水热生长的时间,Nb2O5衍射峰的强度都逐渐增强,更有利于Nb2O5的生长。此外,升高水热温度时获得的是直径更小、分布更稀疏的Nb2O5纳米棒;增加NH4F浓度能够促进Nb2O5纳米棒的取向附生生长;水热生长Nb2O5纳米棒阵列的最佳H2O2:H2O比例为1:1。2、Nb2O5纳米棒阵列的生长可分为如下几个阶段:反应初期,金属铌片被氧化形成Nb2O5纳米颗粒,可以作为后续生长Nb2O5纳米棒阵列晶种和缓冲层;反应中期,Nb2O5纳米棒的取向生长占主导地位,纳米棒的长径比不断增加;水热反应后期,纳米棒的横向生长导致纳米阵列变致密,出现新的形核,此时纳米棒阵列的聚合生长占主导地位。3、Nb2O5纳米棒阵列在波长位于379nm处有一个激发峰,对应的光学带隙约为3.3eV;在379nm的激发光作用下,纳米棒在456和490nm各有一个发射峰,这可能分别对应于导带与受主之间激发和施主-受主对之间的激发。4、Nb2O5纳米棒阵列具有优异的室温氢气敏感特性,响应灵敏度为86.2%,响应时间达10s。Nb2O5纳米材料的微结构对室温氢气敏感性能影响较大,当NH4F浓度很高时获得的Nb2O5纳米棒阵列具有最好的室温氢气敏感性能,这是由于NH4F浓度越高,Nb2O5纳米棒阵列具有更大的比表面积,致使样品的吸氢解氢速度越快。