甲醛作为一种常见的有毒气体,其检测至关重要。然而,目前报道的半导体氧化物甲醛传感器往往需要在高温下工作,才能检测到ppm级别的甲醛浓度。一方面,在高温下工作的传感器有功耗大和安全系数低的缺点；另一方面,国际上对甲醛的要求标准低至ppb级别,但是目前所报道的检测极限都在ppm级别以上。所以,研发出具有高比表面积的Ti02纳米材料,并用紫外光照射作为提高传感器灵敏度和降低工作温度的手段,是降低甲醛检测下限的一个理想研究方向。本文制备出了Ti02的纳米空心球,探索了基于该半导体材料的传感器的性能,结果显示,传感器在紫外光照射和室温的条件下,能够检测到ppb级别的甲醛,响应灵敏度高、速度快、并且对甲醛具有唯一选择性。通过将In203纳米颗粒在Ti02空心球表面进行修饰,改变了改传感器的选择性,该传感器显示对NO2有很高的响应。首先,本文采用模板法制备了表面具有微孔隙的Ti02纳米空心微球。利用水热法制备出纳米级的碳球,然后利用钛酸四丁酯缓慢水解法在碳球的表面生长出一层极薄的氢氧化钛,通过高温450℃煅烧两个小时,得到了直径和球壳厚度可控制的Ti02纳米空心球,并对该材料进行了XRD、SEM、TEM、PL和XPS等表征和分析。其次,基于所制备的材料,制备了以叉指电极为基板的电阻型甲醛传感器。研究了该传感器对UV的响应情况,以及在紫外光的催化下,该传感器对甲醛的响应灵敏度、选择性、稳定性、重复性和响应恢复时间等。研究了基于TiO2空心球传感器对甲醛分子的反应机理。测试结果显示,该传感器对紫外光的响应恢复时间很快,其恢复时间是基于商用纳米颗粒传感器的4000倍。常温紫外光下,该传感器对甲醛的灵敏度高达4000%,响应恢复时间分别控制在40s和lmin以内。随甲醛浓度的增加,该传感器的灵敏度按照指数的增长趋势增加。该传感器对甲醛的探测极限低至ppb级别,对甲醛具有唯一选择性。为了进一步研究球壳厚度和气敏的关系,制备出了球壳厚度只有8nm左右的Ti02空心球,结果显示气敏性能有所提高,这归结于半导体材料的特征尺寸已经几乎接近材料的德拜屏蔽长度。最后,利用浸渍法,在TiO2空心球的表面掺杂了质量分数为10%的In203纳米颗粒,在材料表面形成了纳米级的n-n异质结,通过对基于TiO2-In2O3空心球传感器进行测试,发现相比于原始的TiO2空心球,该传感器的选择性改变,对甲醛的响应下降,却对NO2气体的响应很好。