本研究在SnO₂气体传感器被发现的35年后,此时的SnO₂基气体传感器已经被广泛地应用在了空气监测、工艺场景监测和室内空气检测等多个领域,地位举足轻重。但由于SnO₂基气体传感器工作温度偏高,使其功耗较大,使其在物联网的低功耗广域网系统中难以立足,工作温度如果不能有效降低,将会造成SnO₂基气体传感器在连续化、自动化和智能化的元器件趋势中落伍。SnO₂基气体传感器目前灵敏度仍较为有限。在响应值方面,以目前的信号强度,还难以探测极低浓度的气体,即浓度探测极限偏高,这限制了该传感器在阈值偏低的毒害气体监测场景中的应用。另外,SnO₂基气体传感器作为电阻式半导体传感器的一种,一直难以克服选择性的问题。基于这样的研究背景,我们从深度文献调研和实验两手同时抓,主要完成了三大工作:1)通过文献综述,提炼出了目前水热法制备的金属氧化物半导体气体传感器性能的主要优化方法,并且将其分为结构优化、成分优化和工艺优化三类,其中结构优化主要是通过特殊结构获得更高的比表面积和表面反应活性,成分优化则主要是通过掺杂、贵金属载带和构筑异质结的方式改变晶体的属性、增加气固反应阐述、控制晶粒尺寸、增加肖特基势垒和构筑特殊反应位点。工艺优化主要是控制水热反应的温度和时间。2)通过Zn一元掺杂SnO₂晶体,我们证实了一维晶体虽然具有更高的电子迁移率,但是由于表面对气体吸附能力较差,本身气敏性能较差,响应时间较短。但在Au载带和CuO复合的作用下,表面气体吸附能力显著改善,可以实现较高的响应值和较低的响应时间。3)通过Cu-Zn二元掺杂SnO₂晶体,我们实现了结构、成分和工艺三大气敏优化方法的最佳协同,制备出了（221）高能面封闭的八面体单晶颗粒,尺寸为50 nm量级。以该材料为基的气体传感器的对50 ppm的响应值高达210,显著高于文献中报道的值。与此同时,期间的响应时间低至4 s左右,工作温度降至110℃,实现了气敏性能最大的综合优化。