金属氧化物半导体一维材料H2S 传感器研究进展

李茹茹，王凯怡，密士安，刘雅萍，陈 泽，殷锡涛，马晓光

鲁东大学物理与光电工程学院，烟台 264025

H2S 是一种急性剧毒、易燃和有害气体.作为某些化学反应产物和某些天然物成分或杂质的H2S，经常存在于多种生产过程和自然界中，如采矿、有色金属冶炼、煤的低温焦化，含硫石油开采、制革、染料等.开挖和整治沼泽地、沟渠、印染、下水道、隧道以及垃圾、粪便、天然气、火山喷气、矿泉中也常伴有H2S 的存在.吸入少量高浓度H2S 可于短时间内致命，低浓度的H2S 会直接危害人的感知器官、呼吸系统和中枢神经系统[1].大气中H2S 浓度的升高会显著影响整个生态系统，对生物健康造成严重威胁.近年来，H2S 在作为一种有毒气体的同时，越来越多的研究发现它在哺乳动物体内广泛存在，在对抗缺氧、缺血引起的心肌损伤有重要的细胞保护作用.因此，对H2S 浓度检测和控制，在军事、医疗、工业、生活等方面都有重大的意义.

目前，通过在气体领域的不断探索，已经开发出许多金属氧化物半导体气体传感器用于微量H2S的检测[2-3].然而，随着气体检测精细程度的增加，这些传感器也表现出灵敏度低、响应速度慢、稳定性能差等缺点.因此，为进一步提高气体传感器对H2S 的传感性能，具有较大比表面积和较少团聚的纳米结构，如：纳米线、纳米棒、纳米薄膜等受到了广泛关注，为气体传感器的开发与应用提供了崭新的思路.近年来，不同结构纳米材料被广泛应用于气体传感领域提高气体传感器在选择性、灵敏度、稳定性等方面的性能.一维纳米材料存在丰富的结构，如纳米线、纳米棒、纳米纤维、纳米管、纳米带等，有两个维度处于纳米尺寸范围（1～100 nm），具有大的长径比，在一定程度上具备克服粒子团聚与电子限域、提高电子迁移率以及增强气体传感器的灵敏度与响应恢复速率等优势[4].一维纳米材料与二维纳米材料相比，除了具有良好的电导传输特性和热稳定性能以外，作为其结构组成单元的纳米颗粒具有较大的比表面积和电子全耗尽特点[5].然而，针对二维纳米材料，大量的研究在于实现室温/近室温传感.但其作为敏感材料，仍然存在灵敏度低、热稳定性较差等问题[6-7].此外，一维纳米材料的结构性质更容易实现组成与结构的调控.这使其作为敏感材料在气体传感领域具有极佳的发展前景.由于金属氧化物半导体气体传感器的性能与敏感材料的形貌和尺寸密切相关[8].因此，有大量的研究致力于敏感材料的合成.其中，制备一维结构纳米材料两大策略可以分为“自下而上”和“自上而下”[9].“自下而上”策略为合成一维纳米材料结构体系提供了优异条件，包括模板辅助法[10]、液相法[11]、静电纺丝[12]和化学沉积[13]等方法.而在“自上而下”策略中，化学蚀刻法[14]在制备多孔纳米阵列方面受到了广泛关注.这些方法易掺杂、简单易控、成本低廉，在合成具有形貌均匀可控、稳定性好、尺寸调节等特性的一维结构纳米材料具有重大贡献.到目前为止，针对H2S 气体传感器已经存在大量综述[15].然而，基于金属氧化物半导体一维结构纳米材料H2S气体传感器却很少有人报道.目前，缺乏一篇综述能够从纳米科学和纳米技术的角度，全面分析总结一维结构纳米材料的特性、气敏机理以及对H2S气体传感的重要影响.本文以H2S 为目标气体，从纳米线、纳米棒、纳米纤维和纳米管四个一维结构纳米材料方面，详细综述了一维结构纳米材料对H2S 气敏性能的影响，分析了一维结构纳米材料传感器表现出最佳气敏性能的原因.同时，进一步讨论了一维结构纳米材料气敏机制和对H2S 气体选择性的影响，为今后H2S 气体传感器的创新与发展提供了便利.最后，对金属氧化物半导体基一维结构纳米材料H2S 气体传感器的性能改进和未来应用前景进行了总结与展望.

1 一维结构纳米材料气敏机理

一维结构纳米材料，因其具有沿一定方向的取向特性被认定为定向电子传输的理想材料.因此，基于金属氧化物半导体一维材料气体传感器，沿轴向的电导率较高，电子之间的转换功能显著增强.然而，传感器的传感性能会受到表面反应的调制作用.如图1 所示.以n 型半导体作为敏感材料，当传感器处于氧气环境时，材料表面吸附氧负离子，并与内部电子结合形成耗尽层，呈现高阻态[16].当还原性气体靠近时，与表面的氧负离子结合释放电子输送给材料，降低耗尽层，导致电阻的变化，其变化越明显，电导率越高，响应值越好，气体传感器就越灵敏[17].p 型半导体作为敏感材料情况则相反.此外，化学吸附需要一定的能量，这导致化学吸附氧的形式受温度影响较大.当温度低于100 ℃时，材料表面吸附氧形式主要为；当温度在100～300 ℃范围内，材料表面吸附氧形式主要为O-；当温度大于300 ℃时，材料表面吸附氧形式主要为O2-[18].具体反应过程如下所示：

图1 (a) n 型和(b) p 型氧化物半导体中电子核壳结构的形成[16]Fig.1 Formation of electronic core-shell structures in (a) n-type and(b) p-type oxide semiconductors[16]

此外，传感器性能与材料横向尺寸大小也密切相关.将一维结构纳米材料横向尺寸控制在两倍的德拜长度附近，材料表面气体吸附引起的电导变化十分明显，这会导致更好的灵敏度[19].通常，增敏机理可以分为电子敏化与化学敏化两种[20].电子敏化是指掺杂或负载在主体材料的物质与主体材料作用，如形成电子耗尽层或高势垒、产生额外的电子参与电导变化等，影响主体材料的电输运特性而提高传感特性的增敏机制.这种增敏机制需要考虑材料之间不同功函数的影响、能带的变化以及界面结构的构造[21].化学敏化是指掺杂或负载在主体材料的物质直接活化目标气体或改善主体材料表面活性，如增加材料表面活性位点、激活材料表面晶格氧等增强与目标气体之间的反应，提高传感特性的增敏机制.这种增敏机制需要注意材料的稳定性与表面活性[22].以Cu-WO3纳米棒为例，两种增敏机理见图2[23].目前，由于通过掺杂、复合、表面改性等手段在单一一维结构纳米材料方面的应用明显提高了传感性能.因此，如图3，以SnO2-CuO 纳米线为例，对一维结构纳米材料气敏机理进行说明: SnO2与CuO 接触时形成p-n 异质界面，由于它们的费米能级不同，电子从高费米能级向低费米能级移动，直至达到平衡状态.此过程中，形成的电子耗尽层和高势垒，减少了纳米线内有效传输通道，并导致更高的电阻产生.处于氧气环境时，材料表面吸附氧负离子，并与内部电子结合再次形成耗尽层，呈现高阻态的叠加[24].当还原性气体靠近时，与表面的氧负离子结合释放电子输送给材料，导致p-n 异质结破裂，耗尽层降低，形成更宽的传导通道.此过程中电阻会发生变化，其变化越明显，电导率越高，响应值越好，气体传感器就越灵敏[25].需要注意，H2S 分子会与材料表面的晶格氧发生反应形成金属硫化物[26].与金属氧化物相比，金属硫化物表现出较小的光学带隙和较高的导电性，这在一定程度上提高了气体传感器的响应值.但是，材料表面生成的金属硫化物往往会存在不可逆性，这又降低了气体传感器长期稳定性和实用性.因此，对于H2S 而言，解决材料表面生成金属硫化物的不可逆性仍是目前潜在的难题.

图2 气体传感过程中材料表面的反应和空间电荷层的变化[23]Fig.2 Reaction on the surface of materials and the change of space charge layer in the gas-sensing process[23]

图3 异质结构概图: n-SnO2 表面的p-CuO 粒子形成p-n 结[24]Fig.3 Illustration of the heterostructure: p-CuO particles on the n-SnO2 surface create a p-n junction[24]

2 纳米结构

为了提高气敏性，制备具有高表面积比和全电子耗尽的纳米结构是有利的.然而，对于不同气体的选择性检测，目前很难找出某种敏感材料只对某种气体响应.因此，我们依旧在组分调控和结构调控方向探索着.我们从前期探究发现，相同组分对应不同结构会有不一样的响应效果，这种响应效果可能是对同种气体，也可能是对不同种气体.值得关注的是，随着敏感材料结构尺寸的减少，缺陷态密度增大，吸附目标气体的反应活性位点增多，灵敏度增强.于是，在这种研究前提下，我们针对一维结构纳米材料进行了详细的探究.

2.1 一维纳米结构

随着科学技术的发展，人们发现一维结构纳米材料因其超大的长径比和良好的结晶特性，非常适合作为气体敏感材料.纳米材料尺寸的减小，使体积对表面的限制变得更弱，材料表面变得更加活泼.一维纳米结构是指在空间上有两维处于纳米尺寸，常见的有纳米线、纳米棒、纳米纤维、纳米管等，它们的径向尺寸范围约在1～100 nm，长度方向尺寸远高于径向尺寸.

2.1.1 纳米线

纳米线作为一种新型的一维结构纳米材料，因其高结晶度和独特的电子传输通道而备受关注.因此，纳米线在气体传感的应用已十分成熟.然而，纳米线用于多组分气体选择性与低温低浓度气体响应值的提升仍具有较大的挑战.此外，针对提高纳米线的增感机制，绝大多数的应用手段都是增大纳米线的比表面积.虽然高比表面积能够提高灵敏度，但却有一定的限度.Chen 等[27]通过比较直径约20 nm 和50 nm ZnO-NWs 对H2S 的传感效果，将纳米尺寸效应引入ZnO-NWs 传感器检测机制，引发了更深层次的思考.纳米线直径尺寸越小，材料表面活性更高，硫化-脱硫传感机制更强，传感信号更明显.其实，Asadzadeh 等[28]以单一SnO2纳米线为研究对象，通过计算纳米线电导率与表面电荷密度的关系，也发现了类似的现象.随着纳米线直径尺寸的减小，材料表面化学吸附种类数量变化明显，电导率下降幅度变大，灵敏度增强.此外，通过改变纳米线直径尺寸能够获得相对改变比表面积更高的灵敏度，可能是因为随着直径尺寸的减小，电子传输发生变化，空间电荷区域延伸穿过材料横截面，所有电子都被捕获在材料表面，导致表面吸附氧含量增加，电阻值更高.当H2S 感应时，电阻变化趋势更大，电导率更强.这也充分体现了一维结构纳米材料传输特性与良好结晶度在传感器快速响应方面的价值.考虑到单个组件金属氧化物纳米结构通常具有选择性差和灵敏度低等缺点.研究人员通过掺杂、表面改性以及构建金属氧化物半导体复合结构来改善传感器的响应值和选择性做出了巨大的努力.Khan 等[29]制备了关于ZnO 单纳米线和多纳米线器件.在气体传感中发现，多个ZnO 纳米线的势垒调制比单一ZnO 纳米线的表面损耗调制更有效.这是因为多个纳米线由纳米结组成，这些纳米结充当电子传输的势垒，当处于目标气氛时，势垒的调制作用对电导率的影响更加显著.当然，无论是势垒调制还是表面损耗调制，都是增强传感器气敏性能的重要手段.除了构建结构，贵金属掺杂也是应用较广的一种手段.Liu 等[30]和Guo 等[31]分别制备了如图4 和5 所示AuPt@ZnO 纳米线(NWs)和Pt-Fe2O3纳米线，发现贵金属掺杂的纳米线比纯纳米线表现出更佳的传感性能.这主要得益于贵金属的电子敏化，即材料与贵金属之间费米能级不同，材料导带中的电子向贵金属移动，形成表面耗尽层和高势垒，直至达到费米能级平衡.当材料暴露于H2S 时，耗尽层降低，势垒减小，电阻发生变化，从而改善传感器气敏响应.此外，使用贵金属掺杂比优化制备技术在温度调控方面更有效.这可能是因为贵金属的催化作用降低了表面氧化还原反应所需的活化能，使其对温度的依赖性减弱.值得肯定的是，双金属的协同效应对催化氧离子解离效果更好，这使其在响应速率方面表现出比单金属掺杂更加优异的性能.然而，响应速率与晶界内部的气体扩散和材料表面反应密切相关.因此，在这方面的创新也是必不可少的.通过对两种材料纳米线对比发现，虽然纳米线材料不同，但在传感器响应提高方面，双金属掺杂效果不一定比单金属掺杂效果好.其原因可能与金属氧化物半导体自身的性质、贵金属掺杂浓度以及制备方法有关.此外，构造核壳结构纳米线也能够改善气敏性能.其中壳层厚度与核壳之间的选择是值得关注的地方.Yang 等[32]制备了α-Fe2O3/ZnO 核壳纳米线用于H2S传感.通过调节壳层厚度观察气体传感器对H2S的响应值发现，只有当壳层厚度与材料德拜长度相近时传感性能最佳.这是因为吸附在壳层表面的氧分子与核壳之间形成的异质结能够将此厚度的壳完全耗尽.此外，根据电子传输特点，制备核壳结构纳米线应当将功函数低的作为壳，功函数高的作为核.因为电子会从高费米能级向低费米能级转移，直到平衡.综上所述，纳米线为长度较长，形貌较直或弯曲的一维实心结构纳米材料.由于具有较大的表面积比、良好结晶度、均匀的形貌以及独特的电子传输特性等优点，有利于增加材料表面活性位点数目和促进电荷转移而提高传感器气敏响应和传感速率.其次，纳米线尺寸效应和贵金属掺杂会影响材料的传感性能.其中双金属协同效应在响应速率提升方面是值得肯定的.此外，多个纳米线的势垒调制比单一纳米线的表面损耗调制更有效.当然，若增加纳米线表面的介孔数也会增强气体传感器的灵敏度和气体与材料之间吸脱附速率.最后，构建核壳结构纳米线能够提高传感性能，但要考虑壳层厚度与核壳之间的选择.

图4 基于ZNWs、Au@ZNWs、Pt@ZNWs 和AuPt@ZNWs-based 传感器.(a)在300 ℃下对10-6～2×10-5 H2S 动态响应曲线；(b) AuPt@ZNWsbased 传感器在空气中一个月的长期稳定性表征；(c)在300 ℃下对2×10-5 H2S 的响应/恢复曲线[30]Fig.4 The gas-sensing performance of ZNWs, Au@ZNWs, Pt@ZNWs and AuPt@ZNWs-based sensors: (a) dynamic response curves facing H2S with various concentrations ranging from 10-6 to 2×10-5 at 300 ℃; (b) characterization of long-term stability for AuPt@ZNWs-based sensor in air for a month;(c) enlarged response/recovery time facing 2×10-5 H2S at 300 ℃[30]

图5 (a)动态响应-恢复曲线；(b) S3(Pt 与α-Fe2O3 的摩尔比为1)传感器的气体响应随H2S 浓度的变化[31]Fig.5 (a) Dynamic response-recovery curve; (b) responses of the S3 (The molar ratio of Pt to α-Fe2O3 is 1) gas sensor as a function of H2S concentrations[31]

2.1.2 纳米棒

纳米棒是一种纵向形态较直，几何形态与其他一维结构纳米材料相似，长度较短的一维圆柱状实心纳米材料，因在电子、光学、机械等方面表现出优良的性能而被广泛应用于各种领域器件的制备[33-34].在气体传感领域，纳米棒高表面体积比、均匀的形态、良好的导热性、可控的晶粒尺寸以及独特的电子传输特性等优点为制备功耗低、灵敏度高、稳定性好的气体传感器创造了条件.但要实现低温低浓度气体检测与快速响应/恢复仍具有不小的挑战.目前，研究人员通过不同手段进行调控，使其气敏性能得到了不错的发展.例如贵金属掺杂.Kruefu 等[35]和Zhang 等[36]分别制备了图6和7 所示Ru-WO3纳米棒(Ru-WO3NRs)和PtPd修饰六方WO3纳米棒(PtPd@h-WO3).图中不难发现，贵金属都是以颗粒的形式依附于材料表面.因此，改变贵金属掺杂浓度，在优化传感器传感性能方面是有帮助的.因为高浓度贵金属容易发生团聚现象，导致纳米棒比表面积减小，传感性能降低.值得肯定的是，无论是贵金属掺杂的电子敏化还是化学敏化，在传感性能提升方面意义重大.除贵金属改性之外，结构调控纳米棒也是应用广泛的手段.Hieu 等[37]制备了图8 所示一系列不同Te 含量的p-ZnTe/n-ZnO 核壳纳米棒(ZnO-T1、ZnO-T2和ZnO-T5)与单一ZnO 纳米棒(ZnO-P).通过碲沉积产生ZnTe 与ZnO 形成异质结，与单一ZnO 纳米棒相比性能提升显著.但是通过在原材料形成某种物质，与原材料形成异质结的方法，没有直接复合形成异质结的传感性能好.这可能与形成过程很难控制生成物浓度有关.此外，对于结构调控，考虑材料表面气体反应限度和异质结的形成是必要的.气体反应限度与调控后结构尺寸、结晶度，形貌都有密切的关联.而异质结形成往往在于金属氧化物半导体的选取与制备方法，其目的都是为了调节传感器电导来增强传感信号.综上所述，纳米棒排列较为整齐，表面相对平滑，比表面积大，具有良好的电子传输特性.无论对它进行组成调控，还是结构调控，对传感性能提升十分有意义.通过贵金属掺杂改善纳米棒传感器应用广泛.贵金属改性能够进一步催化反应，调节传感速率和工作温度，有效提高气敏性能.此外，对纳米棒进行结构调控，制备高性能气体传感器，往往是通过形成异质结与增强材料表面气体反应实现.因此，对于这方面的调控值得我们关注与深入探究.

图6 (a) Ru-WO3 NRs(纳米棒)放大的FE-SEM 图像；(b)无负载WO3、0.25%～1.00%（质量分数） Ru-WO3 NRs 对10-5 H2S 的响应随操作温度的变化[35]Fig.6 (a) Field emission scanning electron microscopy images of Ru-WO3 NRs (Nanorods); (b) response of unloaded WO3 and 0.25%-1.00% (Mass fraction) Ru-WO3 NRs toward 10-5 H2S versus the operating temperature[35]

图7 (a)～(d) PtPd@h-WO3TEM 图像；(e)纯h-WO3，Pt、Pd 纳米粒子修饰h-WO3 传感器在120 ℃下对H2S 的响应值[36]Fig.7 (a)-(d) Transmission electron microscopy images of PtPd@h-WO3; (e) response values of h-WO3 sensors modified by Pt and Pd nanoparticles for H2S at 120 ℃[36]

2.1.3 纳米纤维

纳米纤维由许多纳米颗粒组成，是直径在纳米尺度，长度较大且具有一定长径比的线状材料，形态与纳米线相似，但比纳米线具有更高的纵横比[38].由于纳米纤维具有更高的比表面积、良好的结晶度、优越的稳定性、可控的晶粒尺寸以及独特电子传输特性，其表面很容易与气体分子接触，表现出更高的灵敏度与快速响应.因此，纳米纤维在气体传感领域被认为是最有前途的一维结构纳米材料[39-40].纳米纤维的制备相对容易，通过应用广泛的静电纺丝技术能够制备出形态均匀、纳米颗粒尺寸可控、不同形貌的纳米纤维[41].此外，为了进一步挖掘纳米纤维在气体传感领域的潜力，不少研究人员也进行了大量的研究.虽然没有某种结构只对某种气体有响应，但是通过一些实验对比也能发现某种关联.静电纺丝制备的CuO-SnO2、CuO-ZnO 和ZnO-SnO2纳米纤维对H2S 都有较好的选择性.虽然目前没有文献能够很好的解释对H2S 的选择性，但我们认为这与复合材料晶面的选取有密切联系.然而同样是静电纺丝制备技术，同种复合材料与不同复合材料表现出的传感响应信号都有较大的差异.Choi 等[42]和Zhao 等[43]制备了CuO-SnO2纳米纤维.有趣的是，由成分可控的纳米颗粒组成的纳米纤维表现出高于多孔纳米纤维的响应信号.这表明只增大气体扩散能力在提高传感性能方面远远不够.而Lu 等[44]和Han 等[45]分别制备的ZnO-SnO2和CuO-ZnO 纳米纤维，突出了异质结复合材料比例对气敏性能有很大的影响.如图9 所示，明确反映了异质结复合材料比例与气敏性能的关系.因此，对于复合材料，形成异质结不一定能够得到最高的响应信号.调控复合材料比例，尽可能增大比表面积和足够的异质结构，获得大量的活性位点与宽的电子耗尽层，增强电阻变化，同时构建便于电子传输结构，才能够在一定程度上获取优异气体传感器.此外，由纳米颗粒组成的纳米纤维能够表现出较好的性能，可能与纳米颗粒更容易调控电阻的变化有关[46].值得注意的是，在制备过程中必须严格控制颗粒尺寸的大小，防止发生团聚现象，阻碍电子的转换与运输.因此，构建合理的一维纳米纤维结构也是提高气敏性能的有效途径之一.综上所述，静电纺丝因其多功能性、简单性和成本效益高在制备纳米纤维方面得到了的广泛应用.纳米纤维具有比表面积大、电子迁移率高以及电子全耗尽等特点，在此一维结构纳米材料上进行传感性能提高有很好的效果.复合多种半导体金属氧化物手段应用广泛.其中，通过复合纳米颗粒组成的纳米纤维，在电阻调控方面更加显著，但颗粒尺寸与结晶度在一定程度上会影响气体与材料之间的反应与电导率.对于其他复合纳米纤维而言，由于材料比表面积、表面活性位点以及异质结的形成，在一定程度上明显提高了气体传感器的灵敏度.此外，异质结的气敏性能会受到复合材料组分分布的影响.为了优化或调整传感性能，精确控制复合材料在异质结中的分布是非常重要的.当然，微观结构和形态在气体传感器的传感性能方面也起着至关重要的作用.值得肯定的是，纳米纤维结构在气体传感领域有着较大的潜力.

图9 (a) p-CuO/n-ZnO 中空纳米纤维（HNFs）制成的传感器在250 ℃下对10-4 H2S 的典型响应曲线; (b)Zn/Cu 比变化曲线:响应、空气阻力、H2S 阻力[45]Fig.9 (a) Typical response curve of p-CuO/n-ZnO hollow nanofibers (HNFs) sensor for 10-4 H2S at 250 ℃; (b) Zn/Cu ratio-variation curve: response,air resistance, H2S resistance[45]

2.1.4 纳米管

虽然基于金属氧化物半导体基纳米管H2S 传感器的研究相对于碳纳米管等材料较少.但其作为一维结构纳米材料具有较大的比表面积和独特的电子传输特性用于气体传感潜力较大.此外，纳米管比其他一维结构纳米材料更容易合成[47]，对其微观结构的调整也更加灵活[48].目前，研究人员为了进一步增强其气敏性能，制备出各方面性能优良的金属氧化物半导体气体传感器做出了大量的工作.Park 等[49]制备了图10 所示SnO2-CuO 多孔纳米管用于H2S 气体传感，表现出优异的性能.这表明孔隙率、管状结构以及异质结对气体传感有较大的作用.孔隙的形成能够利于气体的扩散，管状结构对于增大表面积，提高电导率有较大的益处，而异质结的形成能够调节电阻变化，增强响应信号.然而，对于复合纳米管，我们需要考虑材料的比例与分布对气体传感的影响.Xu 等[50]制备了NiO@ZnO 纳米管，可以看出通过组分调控能够得到管内结构与管外结构宽电子耗尽层，增加异质结的形成，充分提高传感器的响应信号.综上所述，纳米管作为一维结构纳米材料，在气体传感方面有着卓越的贡献.通过观察材料合成之后的纳米形貌发现，管状形貌具有更加优异的性能，一方面纳米管主要呈现中空状，有效表面积比其他一维结构纳米材料更大，同时具有高密度、电子传输等特点.另一方面,管状结构的存在，为目标气体的自由扩散提供了更好的空间，能够增强气体传感器的灵敏度、减少响应/恢复时间.此外，气敏性能的提高与材料结构形貌和组分浓度也十分密切.控制材料组分，调节管壁厚度，增加异质结的形成，得到全耗尽结构，提升气体传感器灵敏度.

图10 (a)～(d) SnO2-CuO 纳米管表征图像；(e)在不同温度下对2×10-5 H2S 的传感响应[49]Fig.10 (a)-(d) SnO2-CuO nanotubes characterization images; (e) sensing responses for 2×10-5 H2S at different temperatures[49]

3 总结

对于传感性能的提升，研究人员都做了大量的努力.无论是组成调控还是结构调控，都是通过增大比表面积，增加活性位点；添加催化剂，减少化学反应所需的能量；增大孔隙率，促进气体扩散；复合多种金属氧化物半导体，调控组分比例，增强电阻变化来改善，目的都是为了提高电导率.然而，一维结构纳米材料凭借自身良好的结晶度，大比表面积，较为均匀的形态以及独特的电子传输通道，在电子的传输与转换方面是理想的.因此，在此结构上进一步挖掘与开发是有意义的.在这篇综述中，我们以H2S 作为目标气体，总结了一维结构纳米材料对H2S 传感的影响，分析了一维结构纳米材料传感器表现出最佳气敏性能的原因.一维结构纳米材料具有大的比表面积、独特的电子传输通道、良好的结晶度，在一定程度上能够降低粒子团聚现象和增加反应活性位点等优点.因此，基于一维结构纳米材料的金属氧化物半导体气体传感器具有高灵敏度、强稳定性、快速响应/恢复等优良特性.其中纳米线比纳米棒传感较好，在于更均匀的形态与更小的横向尺寸.纳米棒因其固有形态和大比表面积，通过表面改性、构建结构以及多种材料复合等手段能够获得传感性能较好的H2S 气体传感器.纳米纤维形态与纳米线相似，通过静电纺丝技术制备纳米纤维应用最广.当然，利用这种方法可以制备出不同形貌的一维结构纳米材料，如：实心型、中空型、核壳型、复合型等.值得关注的是，研究人员对于复合纳米纤维更加感兴趣.在对复合纳米纤维的探究中发现，气体选择性或许与材料选取的晶面有关.然而，目前并没有文献能够合理的论证.此外，对于核壳形貌的一维结构纳米材料，壳层的厚度与不同功函数的核-壳结构设计值得我们密切关注.当然，材料组分的调控也会对气敏特性产生较大的影响.最后，研究人员对于金属氧化物基纳米管H2S 气体传感器研究虽然不多，但是纳米管管状结构表现出比纳米纤维更大的表面积，气体扩散也更加容易，同时具有良好的结晶度，独特的电子传输通道，这表现出在气体传感领域方面较大的潜力.