半导体氧化物气敏材料在有毒有害、易燃易爆气体的检测、监控领域发挥着重要的作用。现有半导体氧化物气敏材料对多种气体有着很好的响应,但仍存在工作温度高和稳定性差的缺点,因而开发新型综合性能优异的半导体氧化物气敏材料有着重要意义。现有合成氧化物气敏材料的方法往往对实验设备要求高,实验过程繁琐,实验条件苛刻,开发一些设备简单、合成步骤少且条件温和的合成方法非常必要。近年来,MoO3作为一种新的气敏材料被人们发现也越来越受到国内外研究者的重视。本文采用简单、方便、高效且绿色环保的低热固相化学反应合成α-MoO3纳米材料,研究了不同反应物、不同反应比例等条件对该材料微观结构的影响,探究其微观结构与气敏性能之间的关系,并通过稀土元素、金属元素的掺杂对其进行了改性研究。本论文主要包括以下内容:(1)采用钼酸铵和有机酸先在室温条件下发生固相化学反应合成前躯体,再将前躯体煅烧制备了α-MoO3纳米材料,考察了不同的反应物、不同的反应比例、不同的前驱体煅烧温度以及添加不同的表面活性剂等因素对α-MoO3纳米材料的形貌以及气敏性能的影响。实验结果表明:反应物、反应物比例、煅烧温度、表面活性剂对α-MoO3的形貌有影响,进而影响到α-MoO3的气敏性能。反应物有机酸为草酸时,反应速率较快,所得α-MoO3样品有较小的尺寸和较好的气敏性能,该样品对100 ppm二甲苯响应值为11.4;钼酸铵与草酸比例为1:5时,固相反应产物α-MoO3为形貌均匀且尺寸较小的纳米片,该纳米片对100 ppm二甲苯响应值为10.2;前驱体煅烧温度为450o C时固相反应的产物有较适宜的成核和生长速率,可得到形貌均匀且气体响应较好的α-MoO3纳米材料;固相化学反应体系添加PEG-400后,改变了固相反应的微环境,得到纳米棒自组装的阵列结构,该纳米阵列对100 ppm二甲苯的响应值达到16.5。(2)选择了3种稀土元素(Y、Yb、Pr)分别对α-MoO3纳米棒阵列进行了掺杂改性,研究了掺杂物质种类以及掺杂量对纳米棒阵列气敏性能的影响,并对其气敏响应机理进行了分析。实验结果表明:稀土元素Y、Yb、Pr的掺杂可以使α-MoO3纳米材料的气体响应值有不同程度的提高。相比于其它掺杂样品,掺杂Y的样品对二甲苯气体表现了更高的响应值,其中Y掺杂量为1%的样品对二甲苯的响应值达到30.8,约为未掺杂样品的两倍(未掺杂样品的响应值为15.8)。Yb掺杂量为5%的样品的响应值达到23.2,而掺杂量为7%的样品响应值也达到21.2。(3)选择了6种金属元素(Fe、Co、Ni、Zn、Sn、In)分别对α-MoO3纳米棒阵列进行了掺杂改性,研究了掺杂物质种类以及掺杂量对纳米棒阵列气敏性能的影响。实验结果表明:金属元素的掺杂不仅可以使α-MoO3纳米棒阵列的工作温度下降,由370o C降至340o C;还可以不同程度地提高α-MoO3纳米棒阵列的响应值,其中铁掺杂量为0.3%的样品对二甲苯的响应值达到26.4,Sn掺杂量为0.5%的样品对二甲苯的响应值达到25.2,Co掺杂量为3%的样品对二甲苯的响应值达到24.2,Zn掺杂量为0.7%的样品对二甲苯的响应值达到21.2,In掺杂量为1%的样品对二甲苯的响应值约为19.4,Ni掺杂量为2%的样品对二甲苯的响应值约为18.1。