电化学气体传感器由于检测气体种类多，浓度范围宽，体积小，价格低，测量精度高，可用于现场直接测量等优点，在环境监测与安全生产等领域中得到了广泛的应用。固体电解质材料是气体传感器的核心部件，其性能的优劣直接影响着传感器的工作性能。因此，传感器用固体电解质材料的开发无论是在膜科学技术，还是在国防、科技、能源、环境等方面都有十分重要的意义。　　 目前，适用于传感器电池的固体电解质材料保水性能较差。环境相对湿度的改变造成了电解质电导率的变化，导致传感器性能的下降。因此，制备具有较好保水性能的固体电解质已成为电化学气体传感器技术中的重点研究方向之一。本文的研究目标是制备离子电导率高、保水性好、传感器性能稳定、热稳定性高、力学性能和加工性能优良的固体电解质材料材料。重点研究固体电解质材料中的原硅酸钠改性聚偏氟乙烯，揭示接枝规律，弄清固体电解质材料中的导电和保水机制，为提高固体电解质材料的电导率和保水性以及固体电解质材料传感器的应用打下理论基础。本论文制备了改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯/丙烯酸磺酸膜、SiCl4/H3PO4添加的PVDF膜和P2O5掺杂的磷钨酸(PWA)三种保水固体电解质，并以此三种保水固体电解质材料开发了全固态电化学H2、CO传感器，研究其结构、敏感机理和特性，并研究湿度、复合电极制备技术对传感器性能的影响。得到的结果总结如下：　　 1)通过把聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物溶解，添加原硅酸钠改性聚偏氟乙烯，采用溶液流延法使其成膜，再进行苯乙烯接枝、磺化得到PVDF-g-PSSA膜。详细研究了原硅酸钠含量、反应温度、接枝反应时间、引发剂过氧化苯甲酰(BPO)浓度、苯乙烯单体浓度等对PVDF-g-PSSA膜性能的影响，从而摸索出合成性能良好的PVDF-g-PSSA膜的最佳工艺条件。通过溶液接枝法将具有强吸水和保水能力的丙烯酸也引入膜中制备了PVDF-g-PSSA/PAA膜，研究了苯乙烯和丙烯酸的不同比例对膜的接枝反应及其相对湿度对膜电导率和含水量的影响。　　 用红外光谱分析法、差热热重法和扫描电镜法等现代仪器分析手段分析PVDF-g-PSSA/PAA膜的结构及表面特征；用交流阻抗法研究了PVDF-g-PSSA/PAA膜的导电性能；用多功能材料实验机表征膜的机械强度和溶胀度。研究结果表明，PVDF-g-PSSA/PAA膜是致密和均匀的；具导电性能和保水能力优于Nafion膜、机械强度大于Nafion膜，溶胀度低于Nafion膜。且溶液接枝聚合法合成PVDF-g-PSSA/PAA膜比Nafion膜的合成工艺简便，尘产成本低。　　 同时用此膜作电解质制备了固态电解型CO气体传感器。发现CO气体传感器性能稳定。尤其是在相对湿度变化较大的时候，显示其性能稳定的优势，在同等条件下，提高了CO气体传感器的稳定性。　　 2)掺杂SiCl4/H3PO4的PVDF复合电解质电导率随SiCl4加入量变化而变化，磷酸为20％时，膜电导率随SiCl4加入量增大先增加后减少，当SiCl4含量为30％，膜电导率达到最大，室温电导率为0.0277S·cm-1，室温下保水性和电导率均高于Nafion膜，膜的机械性能略低于Nafion膜。用X-射线衍射、红外光谱分析法、扫描电镜等分析PVDF质子交换膜结构及形貌特征，结果表明PVDF基底在质子交换膜中存在晶体结构，磷酸和原硅酸均匀分布在整个膜内，非晶态保水区域贯穿于PVDF基底内，在膜内形成连通质子传导通道。恒电位0.1V，流速为238ml/min，以铂为催化剂，采用气体扩散电极，用掺杂PVDF质子交换膜作为电解质组装成室温固态H2传感器，氢气浓度在14-508ppm的范围内能保持好的线性关系，传感器的响应时间和回复时间分别为42s和65s，传感器性能稳定。　　 3)质量分数为7％的P2O5/PWA电解质，室温电导率达到0.045S/cm；相对湿度在20％～80％范围内，电解质的电导率变化不大；在低于100℃下加热，复合电解质的质量损失小于1％，表明其具有较好的保水性和较高的热稳定性。在氢气的浓度为779 ppm～9113 ppm的范围内，传感器的电位响应值与氢气浓度的对数值成线性关系；传感器的电位响应值随湿度变化较小。