这几年工业技术的突飞猛进,不仅加快了社会前进的步伐,人们的衣食住行也逐渐丰富起来。但是,其本身所直接导致的环境破坏越来越难以忽略,这使人类的生活质量遭受重大危机。其中,作为最为严重的环境污染问题之一的气体污染正得到越来越多的关注。气敏传感器是检测气体污染问题的重要电子器件,由于具有稳定性好、响应恢复快以及制作简单等优势而得到广泛的而得到应用,其中金属氧化物半导体气敏传感器最为人们所熟知。Fe₂O₃身为一种典型的N型半导体气敏材料,拥有小的禁带宽度、稳定的形貌与性能、低的生产成本等一系列优势,因此,在深度探索与改善其性能后能够在实际中大规模应用。但是,由于单一金属氧化物自身的局限性,Fe₂O₃也存在高的工作温度和低的气敏响应值等缺陷,这对于Fe₂O₃材料的大规模使用十分不利。目前,金属有机骨架（MOFs）的引入被认为是改善材料气敏性能的一种新途径,以MOFs材料为前驱体,在煅烧条件下就可获得介孔金属氧化物,产生较大的有效活性表面并优化了气体在材料内部的扩散与吸附。之后,将所得到的金属氧化物与其他改善方法相结合,已达到充分优化产物气敏性能的目标。本论文采用溶剂热这种常用的制备方法,首先合成了MIL-88-Fe为前驱体,在此基础上通过热处理获得Fe₂O₃纺锤体,之后通过形成异质结,引入气敏辅助材料和元素掺杂等方式来改善材料的气敏性。论文所研究的内容如下:1.利用溶剂热法,制备不同反应时间的Fe₂O₃纺锤体。制备过程中对溶剂热温度加以控制（150 ^oC）,将反应时间分别设置为1 h,2 h,3 h,4 h,利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和透射电子显微镜（TEM）对所得到的产物进行微观形貌分析,通过孔结构分析（BET）来探究产物的孔结构和比表面积,最后利用WS-30A气敏测试系统进行气敏性能测试。2.将Fe₂O₃纺锤体作为基体,制备异质结纳米复合材料。首先,通过使用ZIF-8,成功得到了ZnFe₂O₄/Fe₂O₃ N-N异质结复合材料,一系列的表征测试表明,所得到的纺锤体复合物的直径在50 nm左右,并且材料表面出现明显的颗粒感。从气敏性能测试可以了解到,相比于纯Fe₂O₃纺锤体,ZnFe₂O₄/Fe₂O₃复合物对10 ppm三乙胺的灵敏度由5.86升高到69.12,这可以归因于N-N异质结的促进作用,并且所得产物能够实现对三乙胺气体的有效检测。此外,我们还研究了NiO/Fe₂O₃ P-N异质结复合材料,通过表征测试可以发现,NiO成功包覆在Fe₂O₃纺锤体的表面且厚度为80 nm,通过气敏性能测试可知,相比于纯Fe₂O₃纺锤体,虽然NiO/Fe₂O₃ P-N异质结复合材料对三乙胺气体的气敏性有所改善,但其改善程度要弱于ZnFe₂O₄/Fe₂O₃ N-N异质结复合材料,因此N-N异质结对Fe₂O₃气敏材料的促进作用更加明显。3.利用辅助材料的引入来优化Fe₂O₃纺锤体的气敏性能。首先,Au/Fe₂O₃纳米纺锤体材料的有效获得。结果表明,金纳米颗粒在Fe₂O₃纺锤体表面能够较好地分散,尺寸在15 nm左右,这有助于发挥金纳米颗粒在气敏领域的催化作用。通过气敏测试我们可以发现,负载金纳米颗粒之后Fe₂O₃纺锤体的气敏响应值有了大幅的提高。之后,为了改善Fe₂O₃纺锤体的团聚现象和工作温度高等问题,还原氧化石墨烯（rGO）的引入可作为材料有效地附着载体,通过溶剂热法使得Fe₂O₃纺锤体能够附着在其表面,这可以由一系列的表征测试来验证。气敏测试结果表明,rGO/Fe₂O₃纳米复合材料比纯Fe₂O₃纺锤体的最佳工作温度降低了20 ^oC,灵敏度也有所改进,这证实了rGO在气敏领域的积极作用。4.探究掺入不同元素对Fe₂O₃纺锤体气敏性能的影响。首先,我们在Fe₂O₃纺锤体的制备过程中引入了Cu元素,由表征测试可以证明Cu元素的掺杂并不会影响材料的纺锤体结构,但Cu元素的存在细化了材料的晶粒,使得材料表面出现明显的孔洞结构。由孔结构分析（BET）可知,与原样相比Cu元素掺杂Fe₂O₃纺锤体的比表面积有了大幅提高。因此在气敏测试当中,Cu元素掺杂Fe₂O₃纺锤体不仅体现出优异的气敏性,产物的工作温度也大幅降低。之后,为了与Cu元素掺杂形成对比,我们在Fe₂O₃纺锤体中又引入了Zn元素,但结果表明,Zn元素没有实现预期目标,这主要是因为Zn元素并没有起到细化材料晶粒,增大材料比表面积的目的。