随着工业化进程的加快,大气污染已经成为当今社会面临的一项严峻的环境问题,研发性能优良的气体传感器对环境中的危险性气体进行及时准确的探测、分析与预警对于国民经济和生产生活都具有十分重大的意义。目前,基于金属氧化物的半导体电阻式气体传感器是研究和应用最多的一种。本论文为了有效提高金属氧化物气体传感器的响应性能,设计构筑具有反蛋白石（Inverse Opal,简称IO）结构的WO₃和SnO₂气敏材料,旨在利用其三维有序多孔结构增强气体分子在气敏材料中的扩散和接触反应效率,进而提高传感器的灵敏度和响应/恢复速度。通过对反蛋白石结构以及气敏材料组成的设计和调控,详细研究了其对气敏材料响应性能的影响规律,并获得了性能优异的反蛋白石结构金属氧化物气敏材料。以下为研究工作的主要内容:1.通过乳液聚合法制备了形貌规整、粒径均一的聚苯乙烯（PS）微球乳液,通过加热蒸发自组装法构筑了相应的PS蛋白石模板,继而通过填充前驱体和烧除模板制备得到了反蛋白石结构WO₃、Pt O₂/WO₃、SnO₂和Zn O/SnO₂等气敏材料。同时,通过热分解法制备了单纯WO₃、SnO₂纳米粉体。2.研究了单纯WO₃、反蛋白石WO₃以及反蛋白石Pt O₂/WO₃对丙酮的气敏响应性能。在450℃的工作温度下,单纯WO₃粉体对50 ppm丙酮的灵敏度为9.2,响应/恢复时间为10/25 s;反蛋白石WO₃对50 ppm丙酮的灵敏度为13.8,响应/恢复时间为7/12 s;当Pt⁴⁺的复合比为0.2%（mol/mol）时,反蛋白石WO₃（记作0.2%Pt/IO-WO₃）对50 ppm丙酮的响应最好,其灵敏度为17.3,较单纯氧化钨提升了几乎一倍,响应/恢复时间为5/7 s,其速度大大提升。研究发现,0.2%Pt/IO-WO₃对丙酮气体具有较高的响应,以及非常快速的响应/恢复。3.研究了单纯SnO₂、反蛋白石SnO₂、反蛋白石Zn O/SnO₂,对乙醇的气敏响应性能。其中,单纯SnO₂的最佳工作温度为310℃,对50 ppm乙醇的灵敏度为12,响应/恢复时间为19/29 s;反蛋白石SnO₂的最佳工作温度为198℃,对50 ppm乙醇的灵敏度为80,响应/恢复时间为8/19 s;当Zn²⁺的复合比为8%（mol/mol）时,反蛋白石SnO₂（记作8%Zn O/IO-SnO₂）对50 ppm的乙醇响应最好,其最佳工作温度为198℃,灵敏度为202,响应/恢复时间为6/9 s。反蛋白石结构以及异质结结构对气敏性能起到了巨大的提升作用,8%Zn O/IO-SnO₂不仅灵敏度是单纯SnO₂的近20倍,同时也具有非常高的响应/恢复速度。