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由于金属氧化物半导体的电导率对周围气体有一定的依耐性，是作为作为气敏材料的理想选择。在所有的传统金属氧化物中，已经有研究表明TiO2在氧化传感器上有着较大的应用前景。主要是因为它在高温下有稳定的化学稳定性及比ZrO2更强的耐铅中毒能力。目前主要围绕施主杂质Nb5+掺杂以提高其氧敏特性，对TiO2多孔薄膜氧传感器的研究开拓了一个新的方向，本文在制备出形貌优异的二氧化钛多孔薄膜的基础上，对其所制成的氧敏元件也进行了全面的表征和性能测试，分析了薄膜表面微结构和薄膜表面电导率之间的关系，探讨了材料的氧敏机理，实验获得的主要结论如下：1、以TiCl4为源物质，乙醇为溶剂，用溶胶-凝胶法制备Nb掺杂TiO2多孔薄膜，通过浸渍提拉在氧化铝基片上镀膜。并采用XRD、FESEM、EDS等手段表征薄膜的结构和成分。结果表明：该方法可以制备出附着力强、无裂纹的多孔薄膜，实现了将Nb5+(0.70)成功掺进TiO2晶格中并取代了部分Ti4+(0.68)。2、纯TiO2及Nb掺杂TiO2多孔薄膜在800℃下烧结为锐钛矿相和金红石的混合相，且随着掺杂量的增加，金红石相(110)晶面的衍射峰有逐渐减弱的趋势，即Nb掺杂可以抑制锐钛矿相向金红石相转变。3、 TiO2薄膜的介孔结构由粒径和形状均一、相互连接的纳米晶粒构成。Nb掺杂能够抑制晶粒长大，有利于制备出比表面积更大的多孔薄膜材料，提高TiO2薄膜材料的氧敏性能，当掺杂量为6%时性能最佳，在700℃下，其在2%和20.9%氧分压中的最大灵敏度分别是纯薄膜元件的11.3倍和11.9倍。4、对于薄膜材料而言，被测气体在材料表面的吸附和反应是影响响应时间的关键过程。Nb掺杂加速了被测气体在TiO2薄膜表面的吸附和反应，掺杂量为6%和8%时能够明显的提高TiO2多孔薄膜对氧气的响应速度。