工业化和城市化的不断加快,过程产生的有毒挥发性有机物不断增多,由此产生的环境问题日益严峻,受到人们的极大关注。丙酮,作为其中一种挥发性有机物,易燃、易爆、有毒,达到一定浓度时,会对人们的健康带来伤害,还会带来财产损失。加之丙酮又是一种在生产中应用广泛的有机化工原料溶剂,实现对它的实时在线检测意义重大。丙酮还可作为糖尿病患者的生物指示剂,其含量检测对糖尿病治疗也有很大作用。气体传感器由于其廉价、便携、实时、快速等优点,将在丙酮检测中扮演越来越重要的角色。而气敏材料作为气体传感器的核心部分,对它的设计和调控十分重要。当前主要的调控手段有掺杂贵金属、制备多组分复合物以及中空、分等级结构。本课题则是以ZnSnO₃空心微球为基体,聚焦于制备多组分复合物的分等级结构材料。这是因为ZnSnO₃是一种典型的钙钛矿物质,具有优异的电学、化学性能,而中空结构材料更是显示出较好的气敏性能。但单一金属氧化物构筑的气体传感器仍然存在气敏性能方面的局限。因此以ZnSnO₃空心微球为基体,掺杂不同金属氧化物（SnO₂、α-Fe₂O₃）,制备出多组分、分等级结构,并对其气敏性能,特别是其丙酮气敏性能进行研究,有望在未来应用在丙酮检测中。本论文主要研究内容如下:（1）采用简单、环境友好型的水热法制备出一种新型的ZnSnO₃/SnO₂空心海胆纳米结构。所制备的空心海胆纳米结构其表面负载了平均直径为5 nm左右的SnO₂纳米线。通过改变SnO₂掺杂比,制备了不同SnO₂含量的ZnSnO₃/SnO₂空心海胆纳米结构。通过改变实验参数,并根据表征结果,提出了ZnSnO₃/SnO₂空心海胆纳米结构的形成机理。此外,探究了ZnSnO₃/SnO₂空心海胆纳米结构的气敏性能。结果显示,ZnSnO₃/SnO₂空心海胆纳米结构在丙酮检测中能够对不同浓度丙酮具有高灵敏度,改善的选择性,重复性以及良好的长期稳定性。特别是10 wt%ZnSnO₃/SnO₂空心海胆纳米结构表现出最好的丙酮灵敏度（对50 ppm丙酮灵敏度是17.3）,有望成为糖尿病治疗中一种良好的生物指示剂。ZnSnO₃/SnO₂空心海胆纳米结构的气敏性能提升的原因是空心海胆纳米结构大的比表面积、孔渗透率以及掺杂SnO₂带来的化学吸附氧量的增加。（2）通过简单的水热反应,制备了不同SnO₂含量的ZnSnO₃/SnO₂凹面微立方体。SnO₂纳米颗粒均匀的生长在凹面立方体的表面,增加了化学吸附氧的数量。为了探索ZnSnO₃/SnO₂凹面微立方体的形成,调整了实验参数,结果表明Na₃C₆H₅O₇·2H₂O和Sn⁴⁺在凹面微立方体形成过程起到了重要作用。在应用上,对ZnSnO₃空心微球和ZnSnO₃/SnO₂凹面微立方体进行了丙酮气敏性能测试,结果显示ZnSnO₃/SnO₂（10 wt%）凹面微立方体对丙酮气体的灵敏度最高,在工作温度为260°C时对50 ppm丙酮的灵敏度是18.24,是ZnSnO₃空心微球对50 ppm丙酮灵敏度的2.3倍。此外,它还具有快速的响应恢复时间（3 s/15 s）,良好的再现性,选择性和长期稳定性。同时,从敏感机理的角度对凹面微立方体的丙酮气敏性能提高原因进行了讨论。（3）采用简单两步液相法制备了双壳ZnSnO₃/α-Fe₂O₃空心微球。所制备的双壳ZnSnO₃/α-Fe₂O₃空心微球直径为1.1±0.1μm,在微球的表面有很多直径约为5 nm,长度约为30 nm的α-Fe₂O₃纳米线。此外,对ZnSnO₃空心微球,纯Fe₂O₃和双壳ZnSnO₃/α-Fe₂O₃空心微球的丙酮气敏性能进行了测试。结果表明,双壳ZnSnO₃/α-Fe₂O₃空心微球的丙酮气敏性能相比于ZnSnO₃空心微球和纯Fe₂O₃得到了改善。在最佳工作温度下,双壳ZnSnO₃/α-Fe₂O₃空心微球对50 ppm丙酮的灵敏度为14.24,分别是ZnSnO₃空心微球和纯Fe₂O₃的1.7倍和3.8倍。双壳ZnSnO₃/α-Fe₂O₃空心微球气敏性能的提高可以归咎于高的比表面积。多孔、疏松的结构以及在ZnSnO₃和α-Fe₂O₃之间形成的异质结。