随着科技的进步，人们对于微观世界有了越来越多的认识。纳米材料及纳米复合材料由于其独特的物理化学性质，以及在各个领域的潜在应用而引起了人们的广泛关注。近年来，在气体传感领域，纳米科技的发展为敏感材料的研究和材料微观结构的设计注入了新的活力。金属氧化物半导体纳米复合材料在传感器领域有广阔的应用前景，是由于复合材料可以将物理化学性质不同的纯相材料的优点集于一身，同时不同材料对不同气体的催化活性有所不同，通过改变复合材料的组分可以提高敏感材料的灵敏度以及选择性。本论文以提高金属氧化物半导体敏感材料的气体敏感性能为目标，立足于敏感材料界面的调控，通过制备纳米材料、异质结构材料以及一维分等级异质结构材料，研究纳米材料结构与组分与敏感元件性能的关系。深入探究了异质结构材料气敏性能提升的机制。为半导体氧化物气体传感器性能的提高提供了大量的实验数据，丰富了金属氧化物半导体的气敏机理。主要内容如下：（1）利用水热合成技术制备出了SnO2、ZnO、Bi2WO6三种分等级纳米材料，通过改变反应条件改变材料的微观结构。研究了不同纳米结构对材料气敏性质的影响；研究发现对于SnO2纳米材料，其纳米片相对于其它两种结构对乙醇气体展现了更好的敏感特性。我们将其原因归结于两个方面：首先低维的SnO2材料比SnO2体材料或团聚材料比表面积要更大；另一方面有序的纳米结构更有利于气体的扩散使得材料具有更快的响应恢复速度。同样的结论还适用于分等级ZnO花状结构以及Bi2WO6盘状结构，这两种材料分别对丙酮气体和乙醇气体具有很好的敏感特性。（2）为了改进纯相的敏感材料存在的灵敏度低和选择性差等缺点，研究了复合材料对气体传感器敏感性能的影响。针对敏感材料的组分及结构，制备出了NiO/SnO2多面体及中空球两种结构。并对两种结构分别测试了乙醇与氨气的气敏性质，对比纯相材料其具有更好的敏感特性。研究发现NiO/SnO2复合材料敏感性能提升的机理是由于Ni2+有一个空的3d轨道，更容易引起氧分子的吸附。当引入NiO时能够吸附更多的氧气分子，同时降低催化氧化反应的活化能，进而降低传感器的响应时间。而制备的NiO/SnO2中空纳米球的比表面积为40.3m2g1，使其相对于实心材料具有更高的灵敏度以及更快的响应恢复速度。（3）将贵金属氧化物PdO引入到半导体材料表面形成异质结构（PdO/ZnO、PdO/NiO）继续研究复合氧化物半导体材料对气体传感器敏感性能的影响。研究发现PdO/ZnO、PdO/NiO两种材料相对于纯相的ZnO与NiO纳米材料具有更好的敏感特性。这是由于随着PdO纳米颗粒的引入，氧气分子能够更容易的吸附在半导体纳米材料表面。这一过程既增加了表面吸附氧的数量同时增加了分子-离子的转换速率，导致材料表面的耗尽层更宽并且形成的更快。因此，复合材料的灵敏度要明显的高于纯相材料。（4）利用静电纺丝技术与水热法结合制备出一维异质结构材料ZnO/TiO2与一维分等级树枝状异质结构材料α-Fe2O3/TiO2并研究了两种材料的气敏性能，同时研究一维异质结构应用在气体传感领域的敏感机理。以一维分等级树枝状异质结构α-Fe2O3/TiO2纳米材料为例，总结出一维异质结构具有较好的气敏特性主要有两方面原因：首先，α-Fe2O3/TiO2异质结构增强了α-Fe2O3纳米棒与TiO2纳米纤维界面处的电荷分离，这导致了材料电导率调制的增强。第二个可能的敏感机理是，在纳米纤维与纳米纤维的连接处会调制电子在相邻电极间的传输。本论文通过以上四部分内容系统地研究了纳米材料的结构、组份、尺寸与敏感特性之间的关系，深入研究了金属氧化物纳米复合材料的敏感机理，为气体传感器的敏感材料的发展提供了新的思路。