随着工业化的迅猛发展以及人类生活水平的不断提高,大气环境的污染呈现愈发严重的趋势,因此气体传感器在我们的日常生活中发挥着越来越重要的作用。它们可以检测生活场所的有毒气体、生产中产生的工业废气等,在环境污染监控、装修污染检测、食品安全检测和化工厂废气监测等方面发挥着日益重要的作用。其中,金属氧化物半导体气体传感器因其具有灵敏度高、稳定性好、操作温度相对较低和轻便易携带等优点得到了广泛的应用。在众多的金属氧化物中,含有过渡金属和稀土元素的钙钛矿氧化物ABO₃因其具有稳定的晶体结构而得到了广泛的关注。其中,LaFeO₃作为一种典型的钙钛矿结构ABO₃型氧化物,在气敏领域中表现出了优异的长期稳定性,因而受到了越来越多的研究。但是纯LaFeO₃材料作为气敏材料仍旧有许多不足,如工作温度较高、对气体的选择性差和灵敏度较低等。近年来,许多研究表明,通过调整纯LaFeO₃的形貌并采用某些过渡金属元素对其进行A位或B位的掺杂,采用具有催化性能的纳米粒子进行表面修饰以及与其他金属氧化物复合形成异质结有助于改善其气敏性能。因此,本论文主要通过水热法制备了表面具有丰富孔道结构的LaFeO₃多孔微球,并采用过渡金属元素Ba、Ni进行掺杂、Au、RuO₂纳米粒子对纯LaFeO₃多孔微球进行表面修饰、与其他金属氧化物以及rGO复合,得到一系列复合材料,并对其进行了表征与气敏性能测试。本论文的主要研究内容如下:1.采用水热法,制备了表面具有丰富孔道结构的LaFeO₃微球,并采用Ba、Ni两种过渡金属元素分别对LaFe O₃晶格中的A位、B位进行掺杂,来控制合成La_1-xBa_xFeO₃及LaFe_1-xNi_xO₃材料,并对所得的气敏材料进行表征与气敏性能的研究。结果表明,纯LaFe O₃的最佳工作温度为260oC,而La_0.98Ba_0.02FeO₃的最佳工作温度为200oC,与纯LaFe O₃相比,不仅工作温度降低了60oC,而且对乙醇的灵敏度提高了约7倍;LaFe_0.98Ni_0.02O₃的最佳工作温度也降低了40oC,而且对丙酮的识别能力强,能够抵抗其他干扰气体的影响。2.以制备出的多孔LaFeO₃微球为基体,采用Au、RuO₂纳米粒子对其进行表面修饰,得到Au/LaFeO₃、RuO₂/LaFeO₃纳米复合材料,并对所得的气敏材料进行一系列表征与气敏性能的研究。得到的结果如下:制备出的Au纳米粒子修饰多孔LaFeO₃微球气敏材料,Au纳米粒子成功生长在微球表面,直径约为17 nm;对复合材料进行气敏测试可以得到,Au/LaFeO₃纳米复合材料的最佳工作温度降低了60oC,表现出了对甲醛气体良好的响应,这可以归因于Au贵金属粒子的催化作用。为了降低成本,选取了另一种同样具有催化性能的RuO₂粒子,制备出的RuO₂/LaFeO₃纳米复合材料测试结果如下:直径约为80 nm的RuO₂纳米粒子,成功生长在微球表面,提高了纯LaFe O₃对三乙胺气体的灵敏度,并讨论了其气敏性能提高的原因。3.以制备出的多孔LaFeO₃微球为基体,通过水热法分别与p型金属氧化物半导体NiO、n型金属氧化物半导体SnO₂进行复合,制备具有异质结构的纳米复合材料,并对所得的气敏材料进行气敏性能的研究。结果表明,NiO呈纳米片状垂直生长在微球表面,尺寸均一;气敏测试结果显示得到的具有核壳结构的NiO@LaFeO₃ p-p异质结纳米复合材料表现出了对乙醇气体的高灵敏响应,并且抗其他气体的干扰性能也很优越。SnO₂同样呈纳米片状生长在微球表面,制备出的SnO₂/LaFeO₃ p-n异质结纳米复合材料不仅对乙醇表现出了远高于纯LaFe O₃的气敏响应,而且最佳工作温度下降了80oC。并在文中讨论了异质结结构提高金属氧化物半导体气体传感器气敏响应的原因。4.以多孔LaFeO₃微球为基体,通过静电吸引法以及水热法制备rGO/LaFeO₃纳米复合材料,并对所得的气敏材料进行气敏性能的研究。GO在水热条件下被还原成rGO,并通过静电吸引法将LaFe O₃微球与其进行复合,得到rGO部分包裹多孔LaFeO₃微球纳米复合材料。气敏测试结果表明,在240oC的最佳工作温度的条件下,复合材料对三乙胺的灵敏度有了大幅度提升,不仅能够实现快速响应,而且气体的选择性能也有了提升。