气体传感器是一种可以检测气体类别以及浓度的器件,广泛应用于环境监测、工业和民用等领域。其中,半导体型气体传感器由于具有结构简单、成本低廉、气敏性能优异和可靠性强等优点而成为气体传感器领域中的热点。为了应对日益复杂的气体监测需求,制备出高性能的半导体型气体传感器是非常有必要的,而其中的核心问题则离不开新型敏感材料的设计与制备。近年来,随着纳米技术和化学合成技术的发展,多元金属氧化物（化合物）开始被合成出来。它们由于具有特殊的晶体结构、丰富的缺陷态和易控制的化学组成等优势,成为十分有潜力的敏感材料。由此本论文选取羟基锡酸锌[ZnSn（OH）6]和偏锡酸锌（ZnSnO3）两种材料为研究对象,并将它们制备成气体传感器用以监测多种挥发性有机物（VOCs）。通过调控微观结构、构筑异质结构和贵金属修饰等手段,提升了ZnSn（OH）6和ZnSnO3基传感器的响应值、工作温度、响应/恢复速度等气敏性能,并且也系统地分析了其增感机理。具体研究内容如下:1.通过调整“共沉淀-碱刻蚀”的步骤精确地控制了ZnSn（OH）6中空立方块的壳层数,并分别合成出单层、双层和多层壳结构。气敏特性测试结果显示,随着壳层数的增加,传感器的性能也随之提升。其中,多层ZnSn（OH）6基传感器在60oC下对100 ppm甲醛的响应值为56.6,分别是单层和双层ZnSn（OH）6基传感器的5.3倍和2.5倍;同时其响应/恢复时间为1 s/89 s,优于单层和双层ZnSn（OH）6基传感器的11 s/131 s和5 s/125 s。并且多层ZnSn（OH）6基传感器对甲醛还具有良好的选择性和重复性。传感器性能的提升是由于多层中空结构的形成。此外,材料中氧缺陷的存在也是传感器具有较低工作温度的原因。2.利用生物模板合成出三种ZnSnO3分等级多孔结构。气敏特性测试结果表明,在240oC下,ZnSnO3-1,ZnSnO3-2和ZnSnO3-3基传感器对浓度为100 ppm甲醛气体的响应/恢复时间分别为2 s/8 s、1 s/10 s和2 s/20 s,如此快的响应/恢复速度有利于实现传感器对甲醛的实时监测。此外,三个ZnSnO3基传感器也表现出良好的重复性、长期稳定性以及抗湿特性。分等级多孔结构的形成是传感器具有优异性能的关键。3.设计合成出由ZnSnO3纳米片和Zn2SnO4纳米线组装而成的花状ZnSnO3/Zn2SnO4异质结构。通过研究反应时间对其微观结构的影响,得到了花状异质结构的生长机理。气敏特性测试结果表明,ZnSnO3基传感器在300oC下对20 ppm苯胺的响应值仅为3.3,而ZnSnO3/Zn2SnO4基传感器在260oC下对20ppm苯胺的响应值为12.1,是纯ZnSnO3基传感器的3.7倍。并且ZnSnO3/Zn2SnO4基传感器展现出了快的响应/恢复速度（1 s/20 s）和低的探测极限（50 ppb）。同时该传感器还具有良好的抗湿性质、重复性和长期稳定性。传感器性能的提升是由于花状分等级结构和ZnSnO3/Zn2SnO4n-n异质结构的形成。4.设计制备出ZnSnO3中空立方块,然后在其表面修饰了不同量的NiO纳米片,形成了ZnSnO3/NiO异质结构。测试结果显示,三个ZnSnO3/NiO基传感器的气敏性能明显优于纯ZnSnO3基传感器,而且当Zn/Ni的摩尔比为2:1时,传感器的性能最好。具体来说,ZnSnO3/NiO-2基传感器在220oC下对100 ppm三乙胺气体的响应值为70.6,是纯ZnSnO3基传感器的6.1倍;同时它还具有快的响应和恢复速度（1 s/18 s）、良好的重复性和长期稳定性。传感器具有良好的气敏性质主要归因于中空结构以及ZnSnO3/NiO p-n异质结构的形成。5.设计合成出ZnSnO3双层中空微球,随后在其表面负载了不同量的PdO纳米颗粒。气敏特性测试结果表明,PdO担载ZnSnO3基传感器的气敏性能远远优于纯ZnSnO3基传感器。而且当PdO担载量为4 wt%时,传感器表现出最优异的敏感特性。具体来说,4 wt%PdO担载ZnSnO3基传感器在140oC下对100 ppm正丙醇的响应值为30.9,响应/恢复时间分别为1 s和25 s。此外,该传感器展现出良好的长期稳定性和重复性。传感器具有良好的气敏性能主要是由于双层中空结构的形成和PdO的电子敏化和化学敏化作用。本论文通过两个多元金属氧化物（化合物）ZnSn（OH）6和ZnSnO3的工作,全面地分析了其形貌、晶体结构、电子结构和化学组分与传感器性能间的关联规律,并且深入地研究了传感器的增感机理,在丰富了敏感材料体系的同时也为提高半导体型气体传感器的性能提供了研究思路。