半导体气体传感器是气体传感器应用最多的一种传感器,它具有轻便易携带,操作简单,价格便宜等优点,一直以来都广受青睐。而为了进一步提高传感器的气敏性能,制备不同形貌、不同结构的气敏材料也是目前亟需解决的问题。In2O3作为一种新型的半导体气敏材料,具有较宽的禁带宽度,较低的电阻率和最佳工作温度,在气体传感器方面具有广泛的应用前景。而多孔结构的In2O3由于具有较高的孔隙率和比表面积,可以为检测气体和半导体之间的反应提供更大的接触面积,这有利于提高传感器的气敏性能。因此,设计和合成具有一定形貌的多孔结构的In2O3是目前半导体材料研究的热点。本论文通过不同的制备方法制备合成了不同结构、不同形貌的多孔的纳米In2O3,并利用不同的检测气体进行了气敏性能的测试。本论文的具体研究内容如下:1.单分散的多孔的In2O3微球的制备。利用简单的水热法,制备了单分散的多孔In2O3微球,在这基础上又分别制备了掺杂相同量的Fe(NO3)3,Ce(NO3)3,La(NO3)3,AgNO3的In2O3微球,并对其形貌和结构进行了表征,结果显示,Ce(NO3)3的掺杂对In2O3微球的形貌和结构影响最小;为了研究掺杂金属盐的量对微球的影响,分别制备了掺杂3%,7%,10%,15%,20%的Ce-In2O3微球,通过表征和气敏性能测试,可以知道掺杂3%时,气敏传感器的气敏性能最好,并且Ce存在于In2O3的晶格中,而不是以氧化物的形式存在。2.分级结构的花状In2O3的制备。在一定的水热温度和时间条件下,去离子水和DMF的体积比是控制产物形成的重要因素,当DMF不参与反应时,溶液不产生任何沉淀,而当体积比为1:1时,才能得到规则的花状In(OH)3。而In(OH)3前驱体的形成是由In(OH)3纳米颗粒逐渐长成为二维片状,最后由二维片组成花状的In(OH)3。通过煅烧处理,得到形貌规则的分级结构的多孔的花状In2O3。3.空心结构的In2O3的制备。以不同的方法制备了球形和立方体的Cu2O模板,依据皮尔森软硬酸碱理论,以硫代硫酸钠为刻蚀剂,因为S2O32-会与Cu2+结合形成络合物,在刻蚀Cu2O模板的同时,In3+与OH-结合形成In(OH)3并且在模板的四周形成壳结构,模板反应完全时,空心结构的In2O3就制备成功了。但由于空心立方体的面具有各向异性,不易形成空心结构,所以在制备中加适量NaOH保持溶液的PH在12左右。最后,In(OH)3前驱体经过马弗炉煅烧,得到多孔的空心球形In2O3。4.三维多孔的网状结构In2O3的制备。首先制备了三维介孔的网状In2O3,以糠醇为添加剂,加热过程中通过与原料进行聚合得到糠醇聚合物模板,并发生碳化,最后煅烧去除模板得到孔径20 nm左右的介孔网状结构In2O3气敏材料。其次,制备了另一种三维有序大孔的网状结构In2O3,首先制备微球粒径约250 nm的PMMA胶晶模板,再将In(NO3)3前驱体溶液进行填充,最后煅烧去除模板得到三维有序大孔的网状结构In2O3。5.材料器件一体化的二维片状In2O3气敏传感器的制备。由于在气敏元件的制备中,需要将气敏材料进行研磨,涂覆和老化,这一系列流程会破坏材料的形貌和结构,影响气敏传感器的气敏性能。为了解决这一问题,我们制备了材料器件一体化的In2O3气敏传感器,使Al2O3陶瓷管作为模板参与水热反应,在其表面直接生长二维片状的In2O3。通过改变水热条件,原料的种类,硫源的种类,制备了一系列不同形貌的In2S3,通过煅烧得到材料器件一体化的多孔In2O3气敏传感器,并对其中一种气敏传感器进行了气敏测试,研究结果显示,该气敏传感器对无水乙醇气体有较好的选择性,灵敏度较高,对100 ppm的乙醇灵敏度值达到45左右,最佳工作温度也比较低,为280℃。6.In2S3为前躯体的In2O3的制备。在水热法制备In2O3的过程中,除了以In(OH)3为前驱体之外,还可以利用In2S3为前驱体,并且In2S3为前驱体更易得到分级结构的产物。得到了花球状的多孔In2O3,而且分级结构明显,片层的孔分布也较均匀。对气敏性能进行检测得到对乙醇有较好的气敏性能。以上制备得到的不同形貌和结构的多孔In2O3气敏材料,均是通过煅烧前驱体得到的多孔结构,并且实验的重复性高,为样品的制备提供了有利因素。