氨气（NH₃）是一种无色，具有刺激性和腐蚀性的常见空气污染物，人体吸入过量NH₃会加大尿毒症、肝硬化和肾衰竭的病发率。另外，NH₃存在于人体代谢产物中，是检测肾脏疾病的重要呼气标记物。因此，设计、制备高性能（灵敏度高、检测极限低、稳定性好）NH₃传感器在环境监测和医疗诊断领域具有重要的研究意义。聚苯胺（PANI）作为NH₃传感器研究中具有发展潜力的一类敏感材料，其制备简易，比表面积大，具有可逆的掺杂和去掺杂特性。但基于纯PANI的NH₃传感器普遍存在灵敏度低，响应/恢复速度慢，稳定性差等问题。近年来，一种有效提升PANI基NH₃传感器气敏性能的策略是调控材料形貌，对PANI进行掺杂改性。本文分别利用二氧化钛-金纳米颗粒（TiO₂-Au NPs）和金@二氧化硅纳米颗粒（Au@SiO₂ NPs）掺杂PANI制备三元纳米复合材料，在聚酰亚胺（PI）衬底上构建可在室温下工作的柔性NH₃传感器。文章主要从敏感材料设计、气敏性能测试和敏感机理分析等方面开展研究工作，具体内容如下：

  （1）考虑到TiO₂和Au纳米颗粒（Au NPs）与PANI功函数不同，掺杂后会在接触界面发生能带弯曲，形成p-n异质结和肖特基结，其能有效提升PANI传感器气敏性能。本文利用原位化学氧化聚合法将高催化活性的Au NPs（可控合成，粒径<100nm）、n型TiO₂（粒径<20nm）与PANI复合，成功在PI衬底上研制出一种经济且实用的三元NH₃传感器。研究结果表明，Au和TiO₂掺杂后，传感器的气敏性能得到明显提升：PANI-TiO₂-Au三元传感器对100 ppm NH₃的响应和恢复时间分别是32s和111s，响应值为123%，约为一元PANI和二元PANI-TiO₂的1.9倍和1.2倍；设计的三元传感器在干燥NH₃测试中，展现出良好的线性度（相关系数R²=0.9984），其有利于实际应用中ppm 级NH₃的测量。

 （2）为提高PANI传感器探测NH₃的能力，除利用常规n型金属氧化物与PANI形成异质结外，本文提出一种解决思路：采用新型核-壳Au@SiO₂ NPs掺杂PANI，结合无机和有机组分的优势，制备高性能柔性NH₃传感器，探索Au@SiO₂对PANI的掺杂效果。研究结果表明，基于Au@SiO₂（20 wt%）掺杂PANI（PAS2）制备的NH₃传感器在室温下具有较高的灵敏度，良好的柔韧性和显著的稳定性：PAS2传感器对10ppm NH₃的响应值为80%，是PANI传感器的~1.5倍，可检测到10 ppb的超低浓度NH₃；弯曲角度（约-85°到85°）和弯曲次数（0-500次）引起的PAS2传感器浓度偏差（响应偏差对应的浓度偏差）可控制在0.6 ppm以内；30天持续监测，PAS2传感器响应值偏差小于2.7%。此外，PAS2传感器的响应值对环境湿度(48%-66% RH)不敏感。分析认为，PAS2传感器良好的气敏性能是Au@SiO₂ NPs作用的结果，本文建立了核-壳Au@SiO₂ NPs提升PANI传感器气敏性能的敏感机理模型。