金属氧化物气敏材料因其成本低廉,测试电路简单等优势成为气体传感器的研究热点,不断改善该材料的气敏性能显得尤为迫切。等离子体技术在材料表面处理及改性等表面微细加工相关领域被广泛应用。本文将等离子体技术应用于金属氧化物气敏材料的改性上,以ZnO、In₂O₃及NiO三种金属氧化物材料为改性对象,研究氧、氢等离子体对它们气敏性的改善情况,并分析了其机理。主要工作内容如下:采用静电纺丝的方法分别制备了ZnO、In₂O₃及NiO三种纳米纤维材料,并分别使用氧、氢等离子体以相同的参数对其进行处理。对等离子体处理前后的六种材料样本进行了XRD、SEM、BET、XPS等表征。采用静态配气系统测试了材料对丙酮、乙醇、甲醇、甲醛、苯、氨气六种气体的响应。发现氧等离子体处理对Zn O、In₂O₃材料气敏性能有明显提高,特别是对丙酮的选择性有很大改善,氢等离子体处理对三种材料的气敏响应值均有提升。将氧、氢等离子体处理前后材料的静态配气系统气敏测试结果结合四种表征手段的表征结果进行横向的比较,具体包括材料晶粒尺寸、形貌特征、比表面积、孔隙尺寸、比孔隙体积、表面氧类型比例、最佳工作温度、响应值与选择性等。根据以上比较后的信息分析氧、氢等离子体影响材料气敏性能的机理。等离子体影响金属氧化物气敏性能主要通过两个方面的因素:第一方面是等离子体的处理减小了材料晶粒尺寸,这方面对n型材料气敏响应有明显提升作用,而对p型Ni O材料气敏响应无提升;另一方面是通过影响材料表面吸附氧含量,主要由增大材料比表面积、比孔隙体积与改变材料表面氧空位含量两个因素实现对材料表面吸附氧含量的控制。另外材料选择性的提升与等离子体处理后材料表面极性的变化有关。