油浸式变压器油中溶解气体分析通过检测油中溶解故障特征气体的组成成分和浓度,可实现变压器内部故障类型及程度的有效识别及预测,是目前大型油浸式电力变压器状态诊断和故障预防的重要方法。随着现代传感技术的快速发展,半导体气体传感器检测法已成为油中溶解气体分析领域的关键技术。硫化钼（MoS2）由于具有优异的物化特性,对多种气体的检测特性良好而得到了广泛的应用。纯MoS2气敏元件对油中故障特征气体的检测性能不强,可通过金属掺杂处理改善其性能,目前MoS2敏感材料的微观掺杂改性及气敏机理仍不完备,因此有必要开展MoS2基气体传感器对油中主要故障特征气体的气敏响应机理及实际检测特性研究。论文依托国家自然科学基金项目,选取变压器油中故障特征气体CO、C2H4和C2H2为研究对象,基于第一性原理详细讨论贵金属金（Au）、银（Ag）掺杂及本征MoS2晶面气体吸附体系的结构、能量及电子特性,系统探究Au、Ag掺杂对MoS2晶面的改性机理及改性材料的气敏机理;基于水热法制备本征及Au、Ag掺杂MoS2样品并通过微观表征方法探究其化学元素组成及结构形貌,采用有限元仿真方法优化设计具有良好热学性能的传感器结构并制备相应的MoS2基气体传感器件;测试MoS2基传感器对油中故障特征气体CO、C2H4和C2H2的气敏性能。论文的主要工作及结论为:（1）基于第一性原理从微观上探究Au、Ag掺杂对MoS2的改性机理及改性材料的气敏机理,预测敏感材料对油中故障特征气体CO、C2H4和C2H2的检测性能。建立了本征及贵金属Au、Ag掺杂的MoS2晶面模型及其CO、C2H4和C2H2分子的吸附模型,仿真研究了各模型的能量变化、电荷转移量、结构参数、能带结构及电子态密度等特性,研究发现:Au及Ag掺杂后,掺杂原子分别向MoS2晶面转移0.043 e及0.138 e电荷,且体系带隙明显缩窄;MoS2对CO、C2H4和C2H2分子的吸附能极小,吸附作用极弱,而Au、Ag掺杂后吸附能为负,吸附作用可自发进行,同时吸附能绝对值均增大至0.6 e V以上,表明吸附由较弱的物理吸附转变为化学吸附;对于CO及C2H4分子,吸附在Au-MoS2体系中电荷转移量最大,分别为0.191 e及0.301 e,而C2H2吸附在Ag-MoS2上时电荷转移量最多,为0.234 e。（2）基于有限元仿真方法优化设计具有优良热学特性的平面型传感器,基于设计的传感结构制作MoS2基传感器。采用水热法成功制备出六方晶系、纳米片自组装而成的微球形貌MoS2、Au-MoS2及Ag-MoS2敏感材料;基于Comsol软件建立了悬浮式平面型传感器的结构模型,探究了基于不同绝缘层（SiO2,Si3N4）及加热电极（Pd、Cr、Pt）材料的平面型传感器件的热学性能,结果表明:绝缘层及加热电极材料分别选取为SiO2和Pt时,加热区域的最高温度、热均匀性及非加热区的温度恢复特性更优。基于制备的MoS2、Au-MoS2及Ag-MoS2敏感材料及优化设计的传感结构成功制作出平面型MoS2基传感器件。（3）基于AES-4SD气敏特性测试平台从宏观上探究平面型MoS2、Au-MoS2及Ag-MoS2传感器件对于油中故障特征气体CO、C2H4和C2H2的检测能力。研究得到:Au及Ag掺杂在降低最佳工作温度、提高气敏响应、加快响应恢复速度方面可有效改善MoS2基传感器对CO、C2H4和C2H2的检测性能。对CO及C2H4检测性能最好的为Au-MoS2传感器,在最佳工作温度150℃下,对30μL/L CO及C2H4气敏响应分别为26.52及32.85;对于C2H2的检测中,气敏性能最优的为Ag-MoS2传感器,在最佳工作温度175℃下,对浓度为30μL/L的C2H2气敏响应为31.82。（4）综合分析微观仿真结果与宏观实测性能,发现理论算得的较大的带隙减小值对应于实验测试中较低的最佳工作温度;在MoS2基传感器对于同种气体的检测中,体系中电荷转移量越大,实验中气敏响应越高。因此,提出带隙变化值与最佳工作温度、电荷转移量与气敏响应的关联规律,证实第一性原理仿真计算在气体传感检测性能预测中的参考价值,研究结果完善了贵金属Au、Ag掺杂MoS2基传感器对油中溶解气体CO、C2H4和C2H2的微观气敏响应机理。