随着人们对大气污染问题越来越重视,对大气成分进行实时监测能有效帮助人们及时应对空气质量的变化。因此,研发高性能气体传感器用于空气质量监测是一项亟待解决的重要任务。在本文中,以Mo S₂为研究对象,针对其气敏性能开展了相关的科学研究工作。同时,针对Mo S₂在气体探测方面表现出的不足,选择构筑异质结构的手段对其进行优化、改性。此外,设计了基于FPGA的气体传感器数据采集及无线数据传输系统,用于气敏数据的采集、处理以及无线传输。本论文主要工作分为以下三部分:1. 通过机械剥离法成功制备了横向尺寸超过20μm的Mo S₂纳米片,并使用拉曼光谱、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）以及探针式台阶仪对制备的Mo S₂进行表征。对基于Mo S₂纳米片的气体传感器的气敏性能进行研究,发现Mo S₂气体传感器能实现在室温条件下对NO₂的探测,表现出N型响应行为以及较好的灵敏度和选择性,其敏感行为归结于Mo S₂纳米片与NO₂气体分子之间的电子交换。然而,由于Mo S₂易被空气中的氧气氧化,导致Mo S₂气体传感器性能不稳定,存在如对NO₂的响应值较低、稳定性较差以及响应/恢复速度较慢等不足,亟待改善。2. 采用机械剥离法结合湿化学合成法制备了Mo S₂/Pb S复合材料。通过X射线衍射分析（XRD）,拉曼光谱,FE-SEM及X射线光电子能谱（XPS）对材料性质进行表征,发现Pb S颗粒均匀分散在Mo S₂纳米片表面,且Pb S的修饰能有效抑制Mo S₂被氧化。通过气敏性能测试发现,与Mo S₂气体传感器相比,Mo S₂/Pb S气体传感器对NO₂的响应值明显提高,Pb S的修饰也显著缩短了Mo S₂的对NO₂的响应时间,响应时间减少了近两个数量级。此外,Mo S₂/Pb S传感器还展现出较好的可靠性以及低至200 ppb的检测极限,能够满足由NO₂引起的急性健康问题的预警的需要。复合材料优异的气体传感性能归因于N型Mo S₂纳米片与P型Pb S颗粒之间的协同作用,包括导电通道的有效调制、活性位点的增加以及由机械剥离法制备的Mo S₂其近似无缺陷的表面等。实验表明,构建异质结构是改善传感性能的有效途径,为设计高性能气体传感器提供了有益的指导。3. 针对性能优异的Mo S₂/Pb S气体传感器,设计了基于FPGA的气体传感器数据采集及无线数据传输系统。根据系统功能要求将整套系统分为气敏数据转换系统,数据处理系统以及数据传输系统。使用Verilog硬件描述语言（HDL）对相关模块进行建模并下载至FPGA,结合Mo S₂/Pb S气体传感器以及相关元件搭建出基于FPGA的气体传感器数据采集及无线数据传输系统。通过对整套系统的校准实验发现,该系统对NO₂的实际检测误差在10%以内,尤其是对低浓度NO₂有着较高的探测精度,有望用于在实际生活中对由NO₂引起的呼吸道疾病的预警。