二十一世纪以来,随着人类社会的发展与进步,环境问题已经成为阻碍当今社会发展的一项重大问题,尤其是与人类的生存呼吸息息相关的气体污染问题,严重影响了人类的健康生活。因此,对有毒性气体进行检测进而改善气体环境,是人类需要完成的一项迫切而艰巨的任务。气体传感器可用于对有毒气体和有机性挥发物进行检测识别并量化,在排放控制,军事和公共安全,工业和农业生产,环境监测和医疗诊断等许多不同的领域皆是非常必要的。多种材料如半导体、金属氧化物、导电体聚合物和碳纳米管(CNTs)等已被用于气体传感器的研究和探索中。但他们在传感器的应用中仍然存在一些问题,比如反应温度高,灵敏度低,响应恢复时间久等。因此,探索出新的具有高灵敏度、低操作温度以及快速的响应恢复时间的气体传感技术是当今社会工作的重中之重。多维纳米材料尤其是二维、三维纳米材料由于具有极大的比表面积、丰富的活性位点以及快速的电子传质能力因此在传感器的应用领域中受到广泛关注。基于此,本论文合成出了一系列基于Mo、Zn基的二维、三维层状纳米材料,并通过掺杂复合等方法对其进行改性,以提高其传感器性能。主要包括以下内容;1.以液相的合成方法快速简单的制备了多个原子层厚度的类花状超薄MoSe2纳米片,并进一步对制备的超薄纳米片的组成和结构进行了 XRD、TEM、HTEM、XPS等表征。NH3的实时响应结果表明,花状超薄MoSe2纳米片传感器是一种典型的P-型传感器,且室温下可以实现对NH3的实时检测,其最低检测浓度可以达到10 ppm。此外,实验还通过进一步的探测表明,二维花状MoSe2纳米片在室温下对NH3具有很高的选择性,较好响应恢复性以及较强的重复性。特别地,本实验还探讨了组装的器件在接触气体时的电阻调制机制,为以后过渡金属硫属化合物在气体敏感领域的研究奠定了基础。该工作扩展了二维花状超薄MoSe2纳米片材料的实际应用范围,使其作为室温敏感材料,实现了对NH3的高选择性检测。2.发展了一种固相合成法,将MoSe2纳米片在空气中进行退火,成功制备出了氧掺杂的超薄类花状MoSe2纳米片,并对其传感性能进行了研究。实验中通过对样品的一些列表征手段,进一步验证了氧的成功掺杂,并且证明了掺杂以后超薄花状MoSe2纳米片仍保持了原有的形貌和结构。另外,通过对样品进行传感性能检测,发现该氧掺杂的超薄类花状MoSe2纳米片可以实现对痕量TMA的实时检测,其检测范围为10 ppb-500ppm,并且具有工作温度低(常温下)、检测条件低(空气中)、选择性高以及稳定性强等优势。该工作为常温空气环境下,针对低浓度气体的高选择性气体传感器的设计提供了新思路。3.本工作报道了一种新颖的合成方法,即通过对MoSe2与SnO2的相对比例进行调控,最终成功制备出SnO2均匀修饰的MoSe2-SnO2纳米复合物。通过对其在室温下传感性能研究探测,发现MoSe2-SnO2复合物在室温下空气中,可以实现对低浓度的NO2的实时检测,其气检测限为5ppb。除此之外,该材料对NO2的响应结果表明其具有较高的选择性以及较强的长期稳定性。综上,本文研究结果表明,对MoSe2纳米片进行一定比例的掺杂(MoSe2/SnO2)可以实现对其气敏性能的有效地调控。4.通过一步水热法结合退火处理制备了类花状多孔单晶氧化锌纳米片(FHPSCZNs)。随后对其进行了一些列表征,其中XRD图谱表明,三维多孔单晶ZnO纳米片为纤锌矿晶体结构。SEM和HRTEM则显示了制备的样品为三维多孔花状分层结构。通过与ZnO粉末传感器的比较,研究了 FHPSCZN传感器的传感性能。发现其对有机性挥发物具有较快的响应和恢复时间以及很好的回收率。最后,从电子传输和气体扩散两个方面进一步分析了 FHPSCZN传感器的传感机理。综上,本文发展了一种对金属氧化物气体传感器实现低响应恢复时间的检测途径。5.发展了一种自然光下诱导还原剂法成功合成Ag修饰的超薄多孔单晶氧化锌纳米片,并采用SEM、TEM、XRD、EDS、XPS以及PL对Ag修饰的超薄多孔单晶氧化锌纳米片的结构和形貌进行了表征。可以发现,平均尺寸为10 nm的Ag纳米颗粒均匀地涂覆在ZnO纳米片表面,所得的纳米材料具有单晶、多孔、超薄、以及Ag修饰等有利于对乙醇响应的因素。通过对其气敏性能检测结果发现使得该材料的最佳工作温度为300℃,且对乙醇的具有很高的响应,其检测限达到了 1 ppb,此外,该材料还具有较高的稳定性。本实验方案为开发先进的纳米材料,并将其用于痕量气体检测提供了一条途径。