伴随着科技发展和生活水平的提高,在生产、生活中产生的有毒有害气体不仅加重环境污染,甚至严重威胁人们的身体健康和财产安全。某些气体不仅是资源的重要组成成分,而且对此资源的开发利用也起到重要作用,譬如地质资源中的甲烷。在以人为本和能源危机的氛围下,对上述有探测价值的气体的行之有效的监测是十分必要且刻不容缓的。与分析仪器设备相比,气体传感器具有很多独特的优点,并朝着微型化、智能化、网络化的方向蓬勃发展。在研制高性能气体传感器的过程中,半导体氧化物型气体传感器一直是研究热点。尽管此类传感器在气体检测领域得到了长足和深远的发展,但仍然需要在以下几个方面做进一步提高:一是进一步降低传感器的检测下限和扩大传感器的检测范围;二是提高传感器对周围环境的温湿度变化的抗干扰能力;三是增加传感器的器件可靠性与长期稳定性。在研制具有灵敏度高、量程宽、响应迅速、选择性高、寿命长、抗干扰能力强等特点的传感器的同时,也要在传感器的感知机制与敏感机理上力争取得新进展,造福人类。为了提高传感器的性能,主要是要解决好此类传感器的核心问题:制备高性能的半导体氧化物敏感材料。在研制高灵敏、高选择、长寿命的半导体氧化物敏感材料上,科研工作者们的脚步从来没有停。除了贵金属负载,半导体氧化物复合等方法外,半导体氧化物的纳米化、低维化仍然是此类传感器增加敏感特性的研究热点。本论文以SnO2为主要研究对象,通过不同方法增加SnO2半导体氧化物的敏感特性,并作了一定的机理解释。主要的研究内容包括:采用在分等级结构上负载贵金属来调控目标气体分子在反应界面上的反应活性位点和选择吸附位点,提高表面反应的化学反应速率;构建一个既有利于目标气体扩散和吸附,同时又具有高反应活性的表面反应界面;制备具有分等级结构的复合半导体氧化物,构建半导体氧化异质结,改变其能带属性和电子与化学性质。本文取得的主要成果:1、采用微波水热合成方法成功制备了Pd/SnO₂、Pt/SnO₂分等级结构,以此敏感材料分别研制了低功耗和低检测下限一氧化碳的传感器。比较研究了不同传感器的敏感特性,结果显示,3.0wt%Pd/SnO₂和Pt/SnO₂基传感器对一氧化碳具有最佳的敏感特性。与未掺杂的SnO2基传感器相比,Pd/SnO₂和Pt/SnO₂基传感器具有更低的功耗,更低的检测下限。其中,Pd/SnO₂基传感器对一氧化碳具有更低的最佳工作温度（100°C）,而Pt/SnO₂基传感器对一氧化碳具有更低的检测下限（1ppm）。同时,我们还研究了锑元素掺杂对Pt/SnO₂基传感器的一氧化碳敏感特性的影响。2、采用水热合成方法一步制备了Pd掺杂的SnO₂中空结构,以此敏感材料研制了具有高响应值的一氧化碳传感器。此传感器对100ppm的一氧化碳的响应值达到14.7。为了研究传感器的一氧化碳的敏感机理,我们采用密度泛函理论计算了一氧化碳在SnO₂（110）和Pd掺杂的SnO₂（110）表面上的氧化反应过程。理论计算结果与实验现象相符,为研究气体传感机理提供了理论依据。3、采用一步水热合成方法制备了铟-锡和钴-锡复合半导体氧化物;采用两步水热合成方法制备了CoO/SnO₂异质结半导体氧化物材料;并研制了三种乙醇传感器。在工作温度都为200°C的条件下,以铟-锡复合半导体氧化物为敏感材料的传感器对100ppm乙醇的响应值达到59;而以钴-锡复合半导体氧化物为敏感材料的传感器（检测下限达到1ppm）对100ppm乙醇的响应值达到201。在工作温度为250°C的条件下,以CoO/SnO₂为敏感材料的传感器对100ppm乙醇的响应值达到145。三种乙醇传感器均具有良好的选择性和长期稳定性,并给出了气敏特性增强的机理解释。