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酞菁是源于自然界中的有机半导体材料类别之一。酞菁中心具有轴向的金属配位点,同时分子外围可引入众多不同类型的取代基团,因此其种类十分丰富,并且酞菁及其衍生物的应用领域众多,特别是作为现代有机电子器件中的活性成分受到广泛关注和研究。我们常通过改变金属以及取代基团的种类对酞菁分子进行改性,使其具有特定的功能,并加以应用。本论文设计并合成了系列单层自由酞菁以及金属酞菁配合物,研究其作为有机半导体薄层在检测有毒有害气体方面的应用。在微观上探索了分子结构、聚集形式、表面形貌与气体传感性质的关系,宏观上揭示中心金属以及三氟甲基苯氧取代基团对气体传感性质的影响,最终获得了几种性能优异的气体传感器件。本论文的主要研究内容如下:1.基于三氟甲基苯氧基取代自由酞菁自组装聚集体的有害气体传感器在本章中,我们成功的合成了两种四取代的自由酞菁H2Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（1）和H2Pc[α-O（4-CF3-Ph）4]（2）。三氟甲基苯氧取代基团的引入有效地提高了它在一些常见有机溶剂中的溶解性,如二氯、三氯、四氢呋喃。我们通过低成本,易操作的液-液相转移的方法制备了两种聚集体。紫外可见光谱可知,经过自组装后的分子均以H聚集形式存在。SEM表明两者形成了5-4μm的一维（1D）带状形貌,β位上的取代位点使聚集体H2Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（1）具有更大的尺寸,其较大的表面积有益于气体的吸附。从电化学测中得到H2Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（1）的HOMO和LUMO能级为-5.40 V和-4.01 V,H2Pc[α-O（4-CF3-Ph）4]（2）的HOMO和LUMO能级为-5.36 V和-4.02 V,均位于双极范围（-5.60,3.15）内,表明两者具有潜在的双极半导体性质。通过构建传感电极,在室温下对NO2和NH3进行检测,获得了具有不同检测能力的气体传感器。H2Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（1）分别在500-900 ppb和4-24 ppm的浓度范围内显示出对NO2和NH3的线性响应,灵敏度高达10.8%ppm-1和0.015%ppm-1,理论检测限低至30 ppb和4 ppm。其中对NO2的检测能力优于国内年均NOx（NO2）排放的一级检测标准0.04mg/m~3（75 ppb）,对NH3的检测能力优于国内的工业废氨排放标准（约10 ppm）;器件H2Pc[α-O（4-CF3-Ph）4]（2）分别在500-1250 ppb和6-30 ppm范围内表现出对NO2和NH3浓度的线性相关性,灵敏度分别高达4.40%ppm-1和0.11%ppm-1,理论检测限低至250 ppb和5.1 ppm,符合国内NO2排放的二级检测标准0.15 mg/m~3（约280 ppb）以及工业废氨的排放要求。结果表明,单层自由酞菁能够有效地识别并检测NO2和NH3,在有毒有害气体的高性能传感领域存在巨大的发展潜力,为我们探索新型实用有机半导体气体传感器提供了新的思路。2.基于三氟甲基苯氧基取代金属酞菁配合物自组装聚集体的有害气体传感器在本章中,我们成功的合成了两种钴酞菁配合物Co Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（3）和Co Pc[α-O（4-CF3-Ph）4]（4）。通过XRD证明了前者具有更好的结晶性,根据紫外可见吸收光谱,两种聚集体的吸收峰相比于非聚集态均发生红移,且红移程度（3）＜（4）,为J聚集模式,Co Pc[α-O（4-CF3-Ph）4]（4）更强的分子间相互作用使其形成的一维纳米棒堆积的更加紧密无序。根据I-V特性曲线得出Co Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（3）和Co Pc[α-O（4-CF3-Ph）4]（4）的电导率分别为4.04×10-4 S·cm-1和8.66×10-5 S·cm-1。Co Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（4）更高的电导率归因于其棒状纳米结构排列有序,更有利于电荷的传输。气体传感性质测试表明后者具备更好检测能力,Co Pc[β-O（4-CF3-Ph）4]（4）分别在20-100 ppb和4-24 ppm范围内显示出对NO2和NH3的响应,其中对NO2的灵敏度高达616%ppm-1,且理论检测极限低至3 ppb,是目前为止基于溶液自组装的酞菁基有机半导体NO2传感器件的最好结果。此外,它还可以检测0.4-2.4 ppm浓度的H2S,最低检测限低至100 ppb,有望被开发为一种具有实用价值的硫化氢气体传感器。