化学气体传感器件,作为一种将化学信息转化为数字信息的设备,与人们的日常生活和生命健康息息相关。其中,化学电阻式（chemiresistor）气体传感器,与当前广泛使用的电化学式传感器,光学式化学传感器等相比,具有低功耗、低成本、易于与标准电子设备集成等优点。常用的化学电阻传感材料包括导电聚合物,陶瓷,金属氧化物半导体,碳基纳米材料等。这些材料各有特点,但很少能同时满足低功耗、低成本、高选择性、高稳定性等要求。目前,如何设计并实现可商业化的新型高性能传感材料及器件仍是一大难题。在此背景下,二维金属/共价有机框架（MOF/COF）作为一种在化学结构、物理性质和材料功能上具有多样化可调节特性的新型多孔材料,一出现就被广泛应用于各种电学领域,也展现出了在电子化学传感器应用上的巨大潜力。但目前而言,由于受到导电性限制,二维MOF/COF材料在化学电阻传感器中的应用还相对较少。此外,相关器件具有成本高,响应相对较慢等问题。在突破框架材料导电性限制的同时优化分子识别过程,是扩大二维金属/共价有机框架在化学电阻气体传感中的应用,推动其相关原型器件发展急需解决的问题。基于此,我们系统研究了多种二维导电MOF材料在化学电阻气体传感中的潜在应用和实际问题,并在此基础上,通过一种简单的配体氧化法将缺陷引入二维导电MOF材料（a M-HAB,M=Ni,Co,Cu,Fe）中,制备出了“配体缺失”二维导电MOF材料。由于配体缺失结构的生成,材料在保持原有框架结构和导电性的基础处上,产生了大量羟基缺陷位点,多羟基缺陷位点的引入使二维导电MOF Ni-HAB的结晶度变差,但相比于其对应的晶型材料（c Ni-HAB）,配体缺失的a Ni-HAB对水分子展现出更快的吸附和解吸速度,因此在湿度传感中显示出良好的灵敏度、选择性、响应线性区间、出色的稳定性、以及独特的高响应/更快的响应和恢复速率。针对此类MOF材料对于水分子的吸附特性,我们通过后续Nafion功能化实现了传感器件性能的进一步改善和调控。传感机制研究、密度泛函理论（DFT）计算以及同构2D a M-HAB（M=Cu,Fe,Co）MOF的综合性能表明缺陷位点引入的羟基所产生氢键的活化能对于增强湿度响应至关重要。同时,实验结果也表明通过配体缺失产生的缺陷工程是调节导电MOF传感性能的通用有效方法。这一方法同时可以降低导电MOF材料的合成成本,为商业化MOF基电子气体传感器提供新思路。此外,我们还选择同样具有多孔、高比表面积并兼具高稳定性的二维导电COF材料作为传感层,利用单壁碳纳米管（SWCNT）优异的导电性制备SWCNT@COF异质结,实现对特定气体分子的选择性化学电阻响应。该工作为进一步拓展弱导电性MOF/COF材料在化学电阻气体传感中的应用奠定了基础。本论文具体工作内容如下:（1）通过对一系列二维MOF材料在化学电阻气体传感中的前期探索,选择出具有合适导电性及形貌的二维Ni-HAB MOF材料。通过配体预处理,用简单的水热法合成带有缺陷的“配体缺失”二维导电MOF材料a Ni-HAB,并利用其羟基缺陷对水分子快速的吸附和解吸特点设计湿度传感器件。传感性能表明,富集缺陷的配体缺失二维a Ni-HAB MOF在20%-90%的相对湿度范围内对水分子有优异的线性响应,其在80%的相对湿度下响应时间为5.43±1.28 s,而相应的恢复时间为1.31±0.22 s,明显快于对应的晶型c Ni-HAB（响应时间:36.77 s,恢复时间2.26 s）,且快于已报道的其他有机传感材料器件。此外,我们还可以通过进一步的Nafion修饰提高MOF材料的湿度性能,并且通过一系列结构类似的MOF材料的合成验证缺陷工程的普适性。（2）通过对相应的晶型和缺陷MOF材料瞬态电流测量和密度泛函理论计算,进一步阐明了相关材料的湿度传感机制以及其高响应速度的原因。瞬态电流测量表明配体缺失a Ni-HAB中的传导电流包括质子传导和电子传导,湿度传感可能主要是基于材料的质子传输,而对应晶型cNi-HAB中湿度感应信号来自于电子传输。其次,密度泛函理论计算结果显示配体缺失位点多个羟基的引入显著增加了非晶型a Ni-HAB中水吸附位点的数量以及相应位点吸附水的结合能,这使传感在低相对湿度环境下有较高的相对响应。更重要的是,由于缺陷位点的羟基引入的氢键,会增加表面吸附过程中的过渡途径,有效降低活化能,使吸附更容易达到平衡,因此材料显示出更快的响应速度。（3）通过二维COF材料与SWCNT之间的π-π相互作用构建异质结构,利用COF-1材料独特的氧化还原作用,COF-5材料的路易斯酸碱作用和SWCNT优异的导电性,实现异质材料对特定酸碱性分子的选择性响应增强,为进一步研究非导电COF材料在化学电阻气体传感中的应用奠定了基础。