近年来,随着空气污染的日益严重,人们越来越重视居住和工作环境的空气质量。一些常见的空气污染物例如甲醛、苯、甲醇、丙酮等是造成包括白血病、呼吸、神经、免疫等系统疾病的主要原因,对这些有毒有害气体的低浓度检测已成为当今科学界的重要课题之一,而且甲醇、丙酮等气体浓度超过一定量时会引起爆炸等安全事故。为了减少多样复杂的污染气体对身体健康造成伤害,研究具有高选择性、高响应、低能耗、低成本、且能同时检测多种有毒有害气体的气敏材料及阵列传感器不仅非常必要,而且具有重要的应用前景。尽管气敏传感器领域对有毒有害气体的检测已取得一定的成果,但是目前的传感器在灵敏度、选择性和工作温度方面还存在一些不足。因此,本文通过对Ag-LaFe03(ALFO)进行改性,以获得高灵敏度、高选择性、低工作温度的甲醛、苯气敏传感材料及传感器件。本论文采用分子印迹技术(MIT),以甲醛和苯分别作为模板分子,以课题组前期研究的ALFO气敏材料作为交联剂,为甲醛和苯制备了具有特定识别作用的高选择性敏感材料,分别为ALFO基甲醛分子印迹聚合物(formaldehyde moleeclar imprinted polymer based on ALFO,FMI-ALFO)和 ALFO 基苯分子印迹聚合物(benzene molecular imprinted polymer based on ALFO,BMI-ALFO)。之后通过不同微观形貌改性和系列碳材料改性优化了 FMI-ALFO和BMI-ALFO。采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、比表面积分析等对所制备材料的结构、成分、微观形貌、比表面积等进行了表征。利用气敏测试仪测试了材料的气敏性能(包括响应、选择性、响应恢复特性、最佳工作温度、稳定性等),并且研究了不同改性方法及制备条件对样品气敏性能的影响,得到的主要结果如下:(1)将FMI-ALFO和BMI-ALFO通过水热法和模板法制备成特殊微观形貌的材料,如一维的纤维状、三维的球状和空心笼状。材料的特殊形貌通过几十纳米的小颗粒排列而成,颗粒首尾相接按一定的顺序和构型排列,有足够的气体渗透通道并在一定程度上提高电子的传输效率,从而提高对气体的响应并且降低工作温度。将FMI-ALFO和BMI-ALFO制成纤维状和空心笼状对低浓度的甲醛和苯具有高响应、高选择性和低的工作温度。(2)采用低电阻率的系列碳材料(还原氧化石墨烯(rGO)、氧化石墨烯(GO)、碳量子点(CQDs)及 B、N、S、Cl 掺杂 CQDs)对 FMI-ALFO 和 BMI-ALFO 进行改性。首先用hummers方法制备了 rGO和GO,用液相剥离法制备了 CQDs,对该石墨烯系列材料进行了结构、形貌、光学性质及气敏性能表征,证实了所制备材料确实为石墨烯系列材料,并发现采用最外层电子数小于C元素的B元素掺杂CQDs后得到p型CQDs,而N、S、Cl掺杂CQDs后得到n型CQDs。FMI-ALFO和BMI-ALFO的工作温度均为125 ℃。采用GO或rGO对FMI-ALFO和BMI-ALFO改性后,在保持高响应和高选择性的前提下,能使工作温度在原来125℃的基础上降低40℃;采用p型的B掺杂CQDs(B-CQDs)则因为与p型ALFO气敏机理上的协同作用能使工作温度降低60-70℃。(3)能同时检测甲醛、苯、甲醇和丙酮的阵列传感器:采用本文中制备的FMI-ALFO和BMI-ALFO,以及课题组研究的ALFO基甲醇分子印迹聚合物和ALFO基丙酮分子印迹聚合物4种材料集成于一阵列上,形成传感器阵列,测试了该阵列的气敏性能,发现该阵列能同时检测甲醛、苯、甲醇和丙酮4种或任意其中几种气体,且不受其他气体干扰,阵列中的各个单元稳定性很好,且对4种气体的响应与气体浓度基本呈线性关系,说明阵列能用于空气中4种气体的实时监测。(4)阐明了 MIT提高材料选择性、不同微观形貌改性和石墨烯系列材料改性降低工作温度的微观机制。本文在改性方法上具有创新性;在同时检测多种气体方法上具有原创性;在主要性能指标上具有先进性。