随着工业迅猛发展,由于有毒、易燃易爆等危险气体的过量排放、泄露带来的爆炸、中毒、火灾等意外事故,将严重威胁人们的身体健康乃至生命安全,因此对该类气体的存在进行实时监测和妥当处理十分重要。采用气体传感器定量、定性的分析检测和实时控制有毒、易燃易爆等危险气体,能够有效避免此类事故的发生,研发理想性能的气敏传感器是当前研究的重要课题。氧化锡（以下称SnO₂）作为目前应用最广泛的气敏材料之一,耐热性良好而且材料成本低,对多种气体具有良好响应。但它同时也具有工作温度高,颗粒间易团聚等缺点,高温下工作不仅会使气体传感器的能耗增加、器件稳定性下降,而且在待测气体含量较高时,传感器本身就会成为爆炸源引发危险事故。SnO₂的低分散性会大大减弱气体的吸附能力从而影响反应的灵敏度。因此,低温半导体氧化物气敏传感器,特别是研制室温下工作的传感器更具重要意义。气敏反应是一种发生在SnO₂周围的气-固界面上的化学反应,SnO₂的形貌、结构及表面修饰情况等均对低温条件下气敏性能产生重大的影响。因此通过构筑SnO₂薄膜复合结构,缩小SnO₂纳米结构的尺寸以及对SnO₂进行金属修饰,对提高低温条件下SnO₂薄膜的气敏性能具有重要的指导意义。本论文,我们将溶胶凝胶法和绿色合成路线相结合制备了 PMMA-SnO₂复合薄膜和多孔SnO₂纳米小球,经过后续退火烧结,得到了低工作温度的CH4气敏传感器。为了进一步提升其低温条件下的气敏性能,我们对SnO₂纳米小球进行了Au纳米颗粒修饰,并对其低温条件下H2与CH4的气敏性能进行了研究。获得了以下结果:1.采用PMMA作为粘合剂,氯仿或丙酮作为PMMA的溶剂,利用正丁胺修饰防止SnO₂纳米颗粒的团聚,通过溶胶凝胶法利用旋涂制备了基于PMMA-SnO₂气敏薄膜;研究了以氯仿/丙酮体系对PMMA-SnO₂薄膜气敏性能的影响,结果表明采用氯仿-丙酮混合液作为溶剂制备的PMMA-SnO₂电导率升高,灵敏度Ra/Rg有明显的增大。值得一提的是,在工作温度～80℃,CH4含量为～770 ppm时,Ra/Rg由～1.8提高到了～3.8。该方法制备工艺简单,宜于SnO₂薄膜气敏传感器的大面制备及商业化应用。2.通过葡萄糖还原Na₂Sn0₃,发展了一种绿色合成多孔SnO₂纳米小球的方法;利用小尺寸的SnO₂纳米晶来提高SnO₂薄膜的灵敏度,降低器件的工作温度,改善其气敏特性。结果表明,当Na₂Sn0₃·3H20与C₆H12O·H₂O的质量比为1:2时,合成的球状多孔SnO₂小球的直径为～60 nm,组成小球的SnO₂纳米晶的直径～2 nm。该结构展示出较好的导电性,但其在低温下的气敏性能并不理想。3.为了进一步增强SnO₂纳米球在低温条件下的气敏响应,我们通过柠檬酸钠还原氯金酸的方法制备了直径～15 nm的Au纳米颗粒,并将其与SnO₂纳米颗粒混合后在550℃氩气保护气氛下退火60 min,获得了Au纳米颗粒修饰的多孔SnO₂小球。TEM结果显示,经退火后Au纳米颗粒与SnO₂纳米小球之间形成了良好的接触。反应过程中,还原性气体可以通过调控Au与SnO₂之间的肖特基势垒来增强对低温下薄膜的气敏响应。结果表明,Au修饰的SnO₂纳米小球在低温下对H2展示出了较好的气敏响应。