NO₂气体为有毒有害气体，对人体呼吸系统损害大，同时是形成酸雨的主要物质。因而NO₂气体的监控和检测，对环境保护和健康保障十分重要，研究开发NO₂气敏传感器具有学术研究价值和实用应用意义。WO₃作为一种近10多年发展起来的半导体功能材料，在气敏传感器和光致变色等领域得到越来越广泛的应用，其对NO₂气体表现出良好的气敏性。本研究采用三种不同方法制备纳米WO₃气敏材料，利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等分析技术，研究了材料的微观结构、表面形貌以及材料组分等。使用所制备的纳米WO₃材料研制NO₂气敏元件，并检测其气敏性能，同时提出并设计二种新型电动势式半导体气敏传感器。采用钨酸铵热分解法并用溶胶—凝胶法掺杂二氧化硅的新工艺，在国内首次获得粒径小于10nm的WO₃材料，经XRD分析其粒径为8.5nm，TEM观察结果表明，分散均匀粒径大小仅为3nm-4nm，在WO₃材料制备工艺上取得突破。该纳米WO₃材料制备的NO₂气敏元件，对1×10-6NO₂气体的灵敏度达191，为目前国内固相法所制备气敏元件中，灵敏度最高的。以钨酸钠和盐酸为原料，采用溶胶-凝胶法制备纳米WO₃材料。材料平均粒径为17nm，呈片状结构，对100×10-9NO₂气体的灵敏度达60，可实现对ppb数量级低浓度NO₂气体的检测。提出了采用钨丝通电自燃法制备纳米WO₃气敏材料的新方法，并设计和试验了实验装置，获得具有独特形貌的纳米WO₃，进而制作了气敏元件。该方法设备简单，改进后可通过控制反应气氛、调节通电电压等，控制材料的生长过程，以获得特殊要求的纳米WO₃材料。以温差效应为基础，引入半导体载流子理论，推导出半导体材料的温差电动势，提出温差电动势气敏机理。根据上述理论，设计温差电动势气敏元件，并成功实现元件的气敏功能。该气敏元件的温差电动势工作机理，有利于提高元件的的稳定性，为一种新型电动势式气敏元件。以霍尔效应为基础，引入半导体载流子理论，推导出半导体材料的霍尔电动势，提出霍尔电动势气敏机理。根据上述理论，设计霍尔电动势气敏元件，并成功实现元件的气敏功能，为一种新型电动势式气敏元件。应用物理化学的吸附理论、半导体能带理论及吸收效应理论，解释元件的灵敏度与工作温度的关系，掺杂二氧化硅对WO₃材料制备的影响等。根据半导体缺陷理论，提出吸附氧及NO₂的吸附电子来源于WO₃材料缺陷这一机理假说，并以此机理解释元件的响应恢复过程。