六氟化硫（SF₆）分解组分检测是监测气体绝缘组合电器（Gas Insulated Switchgear,GIS）设备内早期绝缘故障的有效方式之一。二氧化硫（SO₂）和硫化氢（H₂S）属于SF₆分解气体的重要特征组分,能有效反映绝缘故障类型及严重程度。金属半导体氧化物氧化锌（ZnO）气体传感器因成本低,对多种气体敏感等优势而得到广泛关注。然而,纯ZnO气体传感器对SO₂,H₂S的气敏响应能力有限,需对其进行改性设计,提高其气敏特性,以满足实际应用的需求。论文针对SF₆分解组分SO₂,H₂S气体,开展ZnO基异质结气体传感器及气敏机理研究。首先采用静电纺丝法制备ZnO、二氧化锡（SnO₂）、氧化铜（CuO）、SnO₂-ZnO基n-n异质结、CuO-ZnO基p-n异质结气敏材料,并进行微观形貌、元素组成和晶粒结构等表征,制成气敏传感元件测试其对SO₂、H₂S气体的气敏特性。基于第一性原理建立ZnO晶体模型、掺杂Sn或Cu原子的晶体模型以及SO₂和H₂S吸附模型,从微观角度定性分析两种元素掺入对ZnO气敏性能的影响。论文主要研究工作如下:（1）采用静电纺丝法制备了纯SnO₂,ZnO,SnO₂-ZnO纳米纤维气敏材料,并进行了微观结构表征分析。基于实验室气敏测试平台研究了其对SO₂和H₂S的气敏特性。研究发现SnO₂-ZnO复合纳米纤维气体传感器检测SO₂,H₂S气体时具有更高的灵敏度,更低的工作温度及更快的响应恢复时间。其检测50mL/LSO₂,H₂S气体的最佳工作温度分别为200℃,250℃,灵敏为35.0和62.2,响应恢复时间分别为22-34s,18-32s。同时,SnO₂-ZnO气体传感器对两种气体均表现出良好的线性特性和稳定性。（2）利用静电纺丝法制备了纯CuO,ZnO,CuO-ZnO纳米纤维气敏材料,并进行了微观结构表征分析,制成平面式气体传感器,测试了其对SO₂,H₂S气体的气敏特性。结果表明,CuO-ZnO基p-n异质结气体传感器测试H₂S的气敏性能明显优于纯ZnO和CuO气体传感器,具有更高的灵敏度,更低的工作温度及更好的稳定性。在最佳工作温度200℃的条件下,检测50μL/L的H₂S气体灵敏度高达83.3。同时,该元件能有效检测0.5mL/L的H₂S气体,最低检测浓度满足实际需求。（3）基于密度泛函理论的第一性原理,建立了Sn,Cu替换Zn位掺杂模型及SO₂、H₂S气体吸附模型,详细计算了吸附结构、吸附能、电荷转移量、电荷分布和分子轨道等吸附参数,对比实验现象与理论计算结果:Sn,Cu掺杂ZnO降低了本征ZnO对气体分子的吸附势垒,使气体分子更容易吸附在晶面表面。三种吸附基体对SO₂气体的吸附能力排序为:Sn-ZnO>Cu-ZnO>ZnO,对H₂S气体为Cu-ZnO>Sn-ZnO>ZnO。其中,Cu-ZnO（0001）晶面吸附H₂S气体的吸附能最大,为-2.2152eV,电荷转移量为0.322e,宏观表现为CuO-ZnO气体传感器检测H₂S气体时表面电阻变化加剧,灵敏度明显提高。计算结果和实验结果相吻合,验证了论文基于第一性原理计算解释ZnO基异质结气体传感器气敏机理的方法具有良好的可行性和准确性,为高性能ZnO气体传感器的研制提供了理论指导。