石墨烯是一种具有单原子厚度的二维晶体,具有高比表面积、优异的电导率以及良好的机械性能而被认为是最具潜力的气体传感材料之一。虽然关于石墨烯基传感器已有大量的研究和报道,但是,其多数存在灵敏度低、检测限高以及可逆脱附性能差等缺点。因此,本研究通过对石墨烯进行化学刻蚀打孔、功能化修饰以及优化传感层结构等方式,大幅度提高了传感器的综合性能。通过对石墨烯的微观结构表征和传感性能测试,系统地研究了石墨烯边缘缺陷、修饰官能团以及传感层结构对传感性能的影响。主要研究内容及结果如下:（1）采用温和的化学水热反应制备了具有丰富面内缺陷的多孔还原氧化石墨烯,探究了刻蚀时间和还原程度对石墨烯面内缺陷和电导率的影响。引入的边缘缺陷可为目标分子提供更多的活性吸附位点,从而提高了多孔石墨烯基传感器对二氧化氮气体的灵敏度。测试结果表明,与还原氧化石墨烯相比,多孔还原氧化石墨烯基传感器对二氧化氮气体分子表现出更高的灵敏度（88.76%）、更低的检测限（20 ppb）、更快速的响应（10 min）和恢复（15 min）。此外,该传感器可在室温条件下工作（无需加热或UV/IR光照辅助）,在实际应用中显示出巨大的潜力。（2）通过一步湿化学法制备零维银纳米粒子修饰的二维功能化的还原氧化石墨烯。然后,采用静电纺丝和自组装技术制备出多级结构化的柔性三维修饰石墨烯基传感器。通过增加气体吸附的活性位点以及优化石墨烯传感层结构,大幅度提高了石墨烯基传感器的综合传感性能。测试结果表明,在室温条件下具有多级结构化的三维修饰石墨烯基传感器对二氧化氮气体表现出优异的传感性能,包括超高灵敏度(10.3ppm^-1)、极低检测限（0.6 ppb）、快速的响应（5 min）和恢复（10 min）以及在众多干扰气体中可实现单独对二氧化氮气体分子的选择性检测。此外,该传感器具有良好的机械性能,在多次弯折状态下,传感结果仍保持稳定,有望应用于可穿戴二氧化氮气体传感设备。