随着现代科学技术的迅猛发展，纳米功能材料给人类带来了福音。设计简单、易操作、成本低廉、绿色环保的工艺流程具有重要的意义，是当今纳米材料研究的热点。放眼大自然奇观，自然生物体经过数千年的进化后，形成了精细巧妙的微观结构。设想若将这些结构引入到纳米材料中，构筑具有生物精细分级结构的纳米功能材料，将成为制备功能材料的一种有效捷径。本论文以仿生复制自然生物材料结构为研究思想，以简单的浸渍-煅烧为工艺路线，依照结构-功能一体化的原则，探索设计了一系列具有蛋膜结构（三维网状多孔结构）和蝴蝶鳞片结构（多孔分级网状结构）的金属氧化物半导体纳米材料，还对这些材料的功能进行了研究讨论。主要研究内容如下：1.通过引用自然生物鸡蛋内膜为模板，采用浸渍-煅烧相结合的处理工艺合成了介孔分级结构半导体材料α-Fe₂O₃。所制备的α-Fe₂O₃成功地复制了蛋膜的形态结构，拥有较大的比表面积。另外，蛋膜结构α-Fe₂O₃还具有优良的气敏性能。在三维网状分级结构中，存在大量内外部互相连接的空心纳米管，这种独特的构造为气体的扩散和传输提供了有利的通道。期望这种绿色、温和、简单的合成方法为构筑分级结构材料提供一个有用的平台，并且希望在更多领域中得到应用。2.在蛋膜结构α-Fe₂O₃研究的基础上，我们选择巴黎翠凤蝶的蝶翅鳞片为生物模板。最终成功复制出了蝶翅形态结构的氧化铁，对硫化氢和丙酮气体具有良好的气敏性能，与对比样品（无模板的氧化铁）进行对比，发现蝶翅鳞片的引入大大提高了材料的气敏性能。这种蝶翅结构本身具有独特的多孔分级结构，这种结构具有比较大的表面积和通透性，对气体的吸附和传输具有很大的帮助作用。该生物模板法又为功能材料的制备提供了一条较为简洁、廉价、绿色的合成工艺，对功能材料的发展具有重要的影响。3.再次采用廉价易得的鸡蛋蛋膜为生物模板，制备了具有蛋膜形态三维交叉结构多孔的V₂O₅材料。研究发现，前驱液的生长浓度对材料的微观结构有着重大的影响。研究结果发现前驱液浓度为2.0g/300mL时，元件对乙醇表现出了最佳的气敏性能。这对开发多孔结构气敏性能材料的优化条件提供了一定的参考价值。