金属氧化物半导体纳米材料,因其结构形态多样化、化学性质稳定等特点,成为气体传感器领域的研究热点。然而,半导体气体传感器存在工作温度高、能耗高以及检测限低的缺点。大量研究发现,使用复合金属氧化物可以有效的提高传感器的选择性及其他性能参数。两种不同的材料之间形成的异质结能够引起电荷转移以及材料表面耗尽层、势垒的形成,增强了传感器的气敏响应。但现在关于金属氧化物异质结传感器的研究大多数是实验性的,对异质结增强气敏响应的机理也是众说纷纭,这主要是由于敏感材料的种类多导致的。因此,明确异质结气敏增强机理的意义重大。一旦明确了异质结增强气敏性能的机理,我们就可以有针对性的设计敏感材料,达到节省时间和成本的目的。针对上述问题,本论文的基本思路是设计并构筑大比表面积的纳米结构,通过负载贵金属或合成多元金属氧化物材料,进一步提高纯相金属氧化物半导体材料的气敏性能。利用贵金属的催化溢流效应、电子耗尽层模型、空穴聚集模型以及肖特基势垒来解释气敏机理。论文主要研究结果如下:（1）通过引入Au/In₂O₃（M/S）结,揭示了贵金属的催化溢流效应在半导体气体传感器改性方面的重要作用。另外研究了Au负载量对气敏性能的影响。首先利用简单的水热合成法,直接合成了In₂O₃微球,然后将HAuCl₄与产物进行混合,利用氧化还原反应,得到Au/In₂O₃微球。气敏测试结果表明,Au/In₂O₃微球复合材料对三乙胺表现出极高的响应（648.2-100 ppm）、快速响应与恢复时间、低检测限（108ppb）以及良好的稳定性。运用Au的催化敏化效应,详细的解释了其传感机理。（2）通过构筑ZnO/PtO/Pt纳米阵列,揭示了肖特基接触以及电子耗尽层在贵金属修饰金属氧化物半导体气体传感器中的重要作用。首先采用自旋镀膜法在玻璃基板上生长ZnO种子层,然后利用水热法在种子层上生长ZnO纳米阵列,最后通过滴涂H₂PtCl₆获得ZnO/PtO/Pt纳米阵列。气敏测试结果表明,ZnO/PtO/Pt传感器对50 ppm的三乙胺的响应值达到3513,是原始ZnO（6.15）的500倍。ZnO/PtO/Pt传感器还具有非常高的灵敏度(1.32 ppm^-1),以及较低的检测限（8.3 ppb）。通过肖特基势垒高度（SBH）的变化来解释气敏性能增强的原因。（3）通过合成三元金属氧化物CoSnO₃,揭示了多元金属离子在半导体气体传感器中的作用。首先,利用溶液合成法制备了CoSnO₃纳米盒子。气体传感测试表明,CoSnO₃传感器在100 ^oC的低温下对三乙胺表现出较优异的性能。通过空穴聚集模型对气敏机理进行了解释。为了探讨Co与Sn的添加量对材料气敏性能的影响,还进行了多组对照实验,并利用p-n和p-p纳米结作用对气敏机理进行了分析。