随着全球经济的飞速发展和工业水平的不断提高,全球性环境污染问题日益严峻。人类生活中时时刻刻面临的气体污染问题,一直以来是研究人员关心的重点。空气中的有害气体种类繁多,目前被人类熟知的二氧化氮气体（NO₂）是一种十分棘手的、威胁着人类健康的污染物,因此对它的有效检测具有十分重要的现实意义。金属氧化物基气体传感器,在民用、工业、面向大气污染物检测等方面已被广泛使用,然而金属氧化物基气体传感器的高能耗、低传导、弱识别能力等缺点成为其发展瓶颈。石墨烯作为新一代的功能材料由于其优异的导电性、大的比表面积和对气体的高识别能力,可以有效地弥补金属氧化物气体传感材料的不足,已经被广泛的应用于气体传感领域。因此本论文系统地开展了金属氧化物/石墨烯复合材料室温气敏性能的研究。开展了Cu-Cu₂O/还原氧化石墨烯（RGO）复合材料（CuGCs）的制备及气敏性能的研究。利用N,N-二甲基甲酰胺作为氧化石墨烯的分散剂以及还原剂,硝酸铜作为铜源,通过优化实验条件成功合成Cu纳米颗粒修饰的Cu₂O/RGO复合物。实验结果表明,直径³ nm的Cu₂O纳米颗粒,高度均匀地分散于RGO的表面。利用该原位复合方法确保了Cu₂O纳米颗粒与RGO之间的密切接触。通过调节硝酸铜的摩尔数,得到CuGC2复合物在用于室温下检测NO₂气体时展现了最佳的气体敏感性能,并且灵敏度明显优于RGO。对50 ppm的NO₂气体的灵敏度是15.2%,响应时间是391 s。Cu₂O、Cu以及RGO之间的协同作用,在增加材料导电性和加强电荷传输能力的同时,两种P型半导体构成的复合材料形成的倍增效应为性能的提升提供了结构上的保证。设计合成了三维多孔结构的Fe₃O₄/RGO气凝胶（Fe/GAs）,考察并研究了其室温的气敏性能和P型金属氧化物Fe₃O₄的复合以及多孔结构对气敏性能的影响。实验结果表明,直径约为3¹0 nm的Fe₃O₄纳米颗粒均匀地分散在RGO片层上没有发生明显的团聚现象。该复合材料在室温的工作条件下对NO₂气体的响应表现出1+1>2的现象,相比于RGO,该Fe/GAs复合物具有更高的灵敏度,并且展现出迅速的室温恢复性能。对50 ppm浓度的NO₂气体,Fe/GAs复合物灵敏度为5.6%,响应时间是274 s,恢复时间是1495 s,而且具有很好的室温工作稳定性。相比于RGO,该Fe/RGO气凝胶材料特殊的结构为气体分子的传输扩散和吸附解吸附提供了良好的气体传感环境,从而提升了对NO₂气体的灵敏度并加快了室温响应恢复速度。构筑了SnO₂纳米簇/RGO气凝胶异质结构并研究了其室温的气敏性能同时利用能带模型分析了该复合材料的气敏机制。形貌分析表明SnO₂纳米簇和高电导率的RGO之间构建出了多孔的导电网络。SnO₂纳米簇的生长和团聚被RGO有效地限制,而微小的SnO₂纳米簇同时又有效地抑制了RGO片的堆叠。SnO₂/RGO气凝胶中丰富的孔道有利于气体分子和敏感材料之间的充分接触以及两种组分之间P-N结的形成使得SnO₂/RGO气凝胶在室温下表现出了极好的敏感性和快速的响应恢复特性。该复合材料对于浓度为50 ppm的NO₂气体灵敏度是6%,响应时间是190 s,恢复时间是224 s。同时利用系列对比实验进一步证明SnO₂/RGO气凝胶优势结构,其结构中发达的孔道和异质结的存在可以显著地提升材料的气敏性能,解决了以往RGO基气体传感器室温下恢复时间长等问题。开展了基于ZnO微球复合的RGO气凝胶（ZnO/GAs）气体传感器的研究。本文采用一步溶剂热法并结合冷冻干燥技术得到了ZnO/GAs复合材料,其中直径约0.5¹mm的ZnO微球均匀的分布在多孔的石墨烯导电网格之间,两者形成紧密的接触。ZnO/GAs复合材料对NO₂气体进行室温检测时展现了较高的灵敏度和快速的响应恢复速度,对浓度为50 ppm NO₂气体的灵敏度是9%,响应时间是203 s,恢复时间是126 s,而且还表现出优异的循环稳定性和气体选择性。通过一系列对比实验分析得到如此优良的性能是与材料结构密不可分的,主要是高的导电性、P-N结的构筑和丰富的孔道为电子的输运和气体分子的扩散提供渠道,从而促使了ZnO/GAs基气体传感器室温下对NO₂气体展现了更加优异的气敏性能。