中国国家标准第GB7665-87项中对传感器的定义为:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。”气体传感器是传感器的一个重要分支,它被广泛应用于大气/室内环境监测、污染源监控、工业/民生安全和非侵入式医疗等领域。为了拓展应用领域,气体传感器需要进一步提升响应值、选择性、响应恢复速度和可靠性。作为气体传感器的核心组成部分,敏感材料直接影响气体传感器的敏感特性,因此开发高性能的敏感材料是提升气体传感器性能的重要途径。近年来,随着静电纺丝技术的不断发展,通透性好、比表面积大的一维纳米材料引起人们的广泛关注。本论文以一维金属氧化物纳米材料的气敏特性为研究对象,从提高材料的识别功能、转换功能和敏感体的利用效率入手,通过掺杂其他半导体材料来调控其形貌和组成,从而提高气体传感器的响应值、选择性、响应恢复速度和长期稳定性。本文的具体研究内容如下:(1)利用静电纺丝技术制备了直径均一的WO3纳米线,并在此基础上制备了掺入了不同比例La2O3的WO3纳米线。气敏特性测试结果表明:样品中La3+与W6+的摩尔比为3%的纳米线对丙酮的响应值最高,对100ppm丙酮的响应值为12.7,约为未掺杂WO3纳米线的2倍。但该气体传感器恢复速度较慢,检测下限较高。(2)为进一步提高气体传感器对丙酮的响应值,利用静电纺丝技术制备了掺入不同比例In2O3的WO3纳米线。形貌表征结果显示:随着In2O3掺杂量的增加,纳米线表面变粗糙,颗粒边界变得明显。气敏特性测试结果表明样品中In2O3与WO3的摩尔比为1.5%的纳米线对丙酮的响应值最高,对50ppm丙酮的响应值为12.9,约为未掺杂WO3纳米线的2.5倍。此外,其检测下限大大降低,且具有较好的抗湿性。(3)利用静电纺丝法制备了多孔性Ni O中空纳米管,在此基础上制备掺杂W6+的Ni O中空纳米管。形貌表征结果显示利用静电纺丝法制备的纳米管的直径约90nm,且随着W6+掺杂量的增加,晶粒的尺寸逐渐减小,比表面积增大。气敏特性测试结果表明样品中W6+与Ni2+摩尔比为2%的纳米管对二甲苯的响应值最高,对200ppm二甲苯的响应值为8.7,约为未掺杂Ni O纳米管的3.3倍。然而,基于上述材料的气体传感器仍具有响应时间和恢复时间较长、检测下限较高、响应值较小等不足。(4)为进一步提高气体传感器对二甲苯的响应值,利用静电纺丝法制备了不同比例的Cr3+掺杂Ni O中空纳米管。气敏特性测试结果表明Cr3+/Ni2+掺杂比例为3 mol%的样品对二甲苯的响应值提高显著,对50ppm二甲苯的响应值为88,约为未掺杂Ni O纳米管的63倍。与W6+掺杂Ni O纳米管的气敏特性相比,Cr3+掺杂Ni O纳米管具有以下优点:一、响应值高,对200ppm二甲苯的响应值为695;二、响应和恢复速度快,其对200ppm二甲苯的响应时间为144s,恢复时间为50s;三、检测下限低,该气体传感器的检测下限为5ppm;四、选择性更好,分辨率D(Rxylene/Rethanol)为9。