油中溶解气体分析是判断油浸式变压器早期潜伏性故障最方便、最有效的方法之一,气体传感检测技术是油中溶解气体分析的核心,直接影响诊断的准确性和可靠性。现阶段绝大多数油中溶解气体在线监测装置所用气体传感器在进行油中溶解故障气体在线监测时,存在灵敏度受环境温度、浓度影响大,多种气体之间选择性弱、器件稳定性差等方面的难题,无法有效监测评估变压器的绝缘运行状态。因此,研究气体传感检测技术并研制新型气体传感器对变压器油中溶解气体在线监测具有十分重要的意义。论文依托重庆市自然科学基金项目,针对油浸式电力变压器油中故障甲烷（CH₄）特征气体检测,开展氧化锌（ZnO）基甲烷气体传感器检测特性及气敏机理第一性原理研究。基于水热法,首先制备不同形貌以及金属铂掺杂的氧化锌基气敏材料,并进行形貌、晶体结构、颗粒尺寸、元素成分等表征分析,制成旁热式气体传感器并对甲烷气体进行气敏性能实验。同时基于密度泛函理论第一性原理,建立相应的氧化锌基气敏模型,研究模型表面原子构型及电子性能,构建甲烷气体吸附模型并进行电子性能仿真分析。论文取得主要成果如下:（1）采用水热法制备了片状、球状ZnO基气敏材料,并对其进行了X射线衍射、扫描电镜及X射线能谱分析,并制成旁热式气体传感器基于实验室气敏测试平台测试其对CH₄气体气敏性能。研究发现:与球状ZnO相比,片状ZnO基气敏材料具有更大的比表面积（25.2m²/g）和平均孔径（8nm）,由片状ZnO制成的传感器在不同浓度下对CH₄气体均有更高的响应值,且对低浓度（2²0 ppm）CH₄呈现良好的线性关系,在最佳工作温度下（270℃）对50ppm CH₄气体灵敏度高达42.3。对比球状ZnO气体传感器,最佳工作温度下降了60℃,同时具有更快的响应恢复速度和较好的重复性。（2）采用水热法制备出金属Pt掺杂的片状ZnO基气敏材料,并对其进行了X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱分析及X射线光电子能谱分析,基于实验室气敏测试平台,测试研究了其对CH₄气体的检测特性。测试结果表明:与掺杂前片状ZnO相比,6mol%Pt掺杂的ZnO气体传感器在不同浓度下对CH₄气体均有更高的响应值,检测50ppm CH₄气体时最佳工作温度降至240℃,检测灵敏度增大到64.2,响应-恢复时间为8-12s,同时对低浓度CH₄气体表现出较好的线性度。（3）基于密度泛函理论第一性原理对ZnO模型（100）、（111）、（001）、（101）、（110）面进行结构仿真计算分析,通过掺杂金属Pt原子,模拟ZnO基气体传感器吸附CH₄气体反应过程,基于掺杂前后ZnO（001）面CH₄气体吸附模型仿真研究了ZnO基气体传感器掺杂特性及吸附特性。研究发现:ZnO气敏材料模型的（001）面为最稳定低指数面,ZnO（001）模型中Pt原子替换Zn_3d位原子进行掺杂,掺杂方式较稳定,O_2s位原子表面更利于CH₄气体分子进行吸附。相比于纯的ZnO,CH₄气体吸附在Pt掺杂ZnO（001）表面的吸附能更大,电荷转移量更多,为0.136e,表明CH₄气体更易吸附于金属Pt掺杂后的ZnO（001）表面,研究结果为高性能ZnO基CH₄气体传感器研发奠定了理论基础。