由于一维纳米材料具有特殊的微观结构和形貌，可望更加有效地改善材料的气敏性能。本课题以非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为形貌控制剂，通过控制反应过程中的动力学参数成功制备出一维棒状纳米In2O3。并将此一维棒状纳米In2O3与零维颗粒状纳米氧化物(ZnO、SnO2和In2O3)进行复合，首次制备出具有多孔架空结构的新型复合材料。并对上述制备所得的两种材料的气敏性能进行研究，具体内容如下： 1.In2O3纳米棒的制备与表征 以氯化铟(InCl3.4H2O，A.R)和氨水(NH3.H2O，A.R)为原料，以非离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)为形貌控制剂，通过控制反应过程中的动力学参数，成功制备出一维棒状纳米In2O3。采用STA409PC综合热分析仪(TG-DSC)、D/max-2550X-射线衍射仪(XRD)及JEM-200CX型透射电电子显微镜(TEM)对其进行分析和表征。结果表明：500℃热处理1h得到立方晶型的In2O3纳米棒，直径约20nm，长度在120nih左右。对其生长的影响因素分析表明：反应温度是影响纳米棒长度的主要因素，温度越高，棒亦越长；形貌控制剂浓度对纳米棒的长度影响不大，但对棒的分散性有影响，500倍其临界胶团浓度时分散性较好；在350～500℃内热处理温度对纳米棒的形貌影响不明显。对其形成机理探讨认为：OP-10的分子几何排列参数在1/3～1/2范围内，可以形成棒状胶团；在合适的反应温度和浓度下，以其为形貌控制剂制备得到的In2O3确实为棒状；实验结果与理论计算相吻合，说明OP-10在In2O3纳米棒的制备过程中确实起到了形貌控制的作用。 2.In2O3纳米棒的气敏性能研究 以制备所得的In2O3纳米棒为原料，将其制成旁热式涂布型气敏元件，采用静态配气法测试其气敏性能进行测试。结果表明In2O3纳米棒气敏元件在130℃时对三甲胺有较高的灵敏度和选择性；对酒精、甲醇、丙酮、甲醛在260℃也由较好的灵敏度，但是由于对这几种还原性有机溶剂灵敏度相当，故选择性能欠佳；对氨气和丁烷的灵敏度较差，基本没有响应；对氢气在较高温度条件下，具有较高的灵敏度和选择性。此外，着重研究了不同形貌In2O3纳米棒制成的气敏元件对三甲胺气敏性能的影响。结果表明，反应温度为50℃，OP-10浓度为500CMC条件下制备的In2O3纳米棒具有最好的气敏性能，棒的长度及分散情况对材料的气敏性能有一定的影响。从In2O3为n型半导体，属于表面控制型气敏材料的角度出发，对其气敏机理进行了初步探讨认为，三甲胺在较低温度下具有较强的供电子能力是In2O3纳米棒气敏元件之所以对其有最高灵敏度和选择性的主要原因。 3.多维复合纳米In2O3气敏性能研究 将一维棒状纳米In2O3与零维颗粒状纳米ZnO、SnO2和In2O3按5％的质量百分比复合，通过控制烧结工艺条件，制备出纳米尺度范围内具有多孔架空结构的多维复合纳米In2O3。气敏性能测试结果表明多维复合纳米In2O3够有效改善材料的气敏性能，灵敏度提高，最佳工作也有所降低(由130℃降低至100℃)。以复合零维颗粒状纳米In2O3为例，研究了不同复合比对材料气敏性能的影响。对上述多维复合材料气敏机理分析认为，在纳米尺度下的多孔架空结构能够有效增大材料的吸附比表面积，形成吸附反应的载体，为气体的吸附提供了较大的立体空间，克服了电子迁移的阻力，因此能够有效地提高材料的气敏性能。 4.不同形貌纳米In2O3气敏性能比较分析 从不同形貌In2O3的微观结构出发，分析讨论了微观结构对材料气敏性能的影响，从而得出具有多孔架空结构的多维复合纳米材料能够有效改善材料的气敏性能，不仅明显提高其对测试气体的灵敏度和选择性，还可以降低元件的工作温度；特别是对TMA具有良好的气敏性能，为开发高灵敏度高选择性三甲胺传感器提供了可能。