SnO₂是一种MO₂型金属氧化物半导体材料,常被用于气体传感器的感应材料。传统的气体传感器通常由单一材料制备而成,其性能往往存在灵敏度偏低、工作温度偏高、稳定性较差等问题。深入的研究发现,以SnO₂为气敏材料为主要成分,合成两种或多种金属氧化物,或掺杂稀土等,能引入缺陷、降低晶界势垒,从而达到提升气体元件气体性能的目的。本论文拟采用水热的制备方法,以SnCl₄·5 H₂O和TBOT为前驱物,蔗糖为模板,制备出具有珊瑚状形貌介孔SnO₂材料和介孔Sn_XTi_1-xO₂固溶体材料,并对珊瑚状介孔纳米材料材料SnO₂进行p型掺杂。通过XRD、XPS、SEM、TEM、BET等测试表征方法对材料晶型、成分、晶粒大小、形貌等性质进行表征。系统的研究了Sn_XTi_1-xO₂体系、SnO₂/CuO-SnO₂体系在VOCs、H2、H2S等具有还原性气氛中的气敏性能,相关结论如下:1.Sn_XTi_1-xO₂体系:所制备的介孔Sn_XTi_1-xO₂材料均为四方晶系金红石型结构,表征图谱中显示粉体形貌呈现珊瑚状结构。珊瑚状介孔Sn_XTi_1-xO₂纳米材料中Ti4+以类质同象的方式取代Sn4+进入SnO₂晶格内,在XRD表征图谱中没有出现Ti O2特征峰,通过XPS进一步检测分析,图谱结果显示复合粉体中含有Ti元素。珊瑚状介孔Sn_XTi_1-xO₂纳米材料的晶粒大小在5.5⁸.9之间,具有非常小的晶粒尺寸。珊瑚状Sn_XTi_1-xO₂比表面积为60.59⁶4.38 m2/g,孔径尺寸为14nm²0nm,孔容积为0.265⁰.325 cm3/g,具有非常大的比表面积,纳米晶粒形成珊瑚状团聚并具有介孔结构。Ti质量含量为9.1%的Sn_XTi_1-xO₂在较低工作温度（160℃）表现出优异的气敏性能,对VOCs气体如乙醇的响应及恢复时间都在15s左右,对600ppm乙醇的灵敏度高达S=1842。相较纯的SnO₂,Sn_XTi_1-xO₂对H2的检测浓度范围广（5-2000ppm）,并在工作温度为200℃时,对100ppm氢气灵敏度高达S=19.6,具有较大的实用价值。2.SnO₂/CuO-SnO₂体系:所制备的SnO₂和CuO-SnO₂材料均为四方晶系金红石结构。采用Scherrer公式计算掺杂后的SnO₂晶粒大小在9.6nm左右。SnO₂材料的形貌呈现出珊瑚状,晶格堆砌成介孔交联结构,SnO₂-CuO-0.2,SnO₂-CuO-0.5,SnO₂-CuO-1.0,SnO₂-CuO-2.0样品的比表面积分别为72.97 m2/g,58.77 m2/g,49.72m2/g,54.95 m2/g。通过系统的测试元件对乙醇、甲醛、H2S气体的气敏性能,结果表明元件对H2S表现出优异的灵敏度,而对乙醇、甲醛灵敏度较低。其中元件SnO₂-CuO-0.5在最佳工作温度100℃时,对10ppm H2S灵敏度高达S=4173。本次试验中,当掺杂量为0.5%时,元件表现出比其他掺杂比例元件更优异的气体性能,其最佳工作温度较其他元件低80℃,对目标气体H2S灵敏度是其他元件6倍以上,当掺杂CuO的量增加到2%时,元件灵敏度降低了很多,由此可见,掺杂可以引入晶格缺陷,但需要谨慎考虑掺杂量的问题。