本篇论文中所需的药品试剂名称、化学分子式、纯度、供应厂商，如 表1 所示，如无特殊说明，下列药品试剂均不需进一步提纯精炼。

本篇论文中测试所用的仪器设备名称、设备型号、生产厂家、制造国家如 表2 所示。

采用自组织电化学阳极氧化方法合成了高度有序的TiO₂纳米管阵列，即TiO₂NTA。在阳极氧化实验之前，将钛箔(纯度99.7%，厚度0.01 mm)依次在丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗15分钟，然后在空气中自然干燥。将高纯度的Ti箔和石墨电极分别作为阳极和阴极放入电解质中(含有0.55 wt% NH₄F和15 wt%去离子水的乙二醇溶液)，并使用恒压源在40 V下进行阳极氧化5小时。之后，Ti衬底被完全氧化成TiO₂NTA，并得到透明薄膜。随后，将透明薄膜浸泡在去离子水中清洗，并在70℃下干燥。最后，将获得的薄膜在500℃下退火2小时，用于随后的银纳米粒子(Ag NPs)装饰。

以硝酸银(AgNO₃)为银源，采用光还原法制备了Ag纳米颗粒修饰的TiO₂NTA薄膜。将合成的TiO₂NTA薄膜浸入0.22 M AgNO₃溶液中，并采用UV仪器(λ = 365 nm)照射进行还原。通过调节辐照时间可以控制Ag-TiO₂NTA中Ag纳米颗粒的密度，然后合成光还原时间为1 h的Ag-TiO₂NTA复合材料。最后，将制备的薄膜浸入去离子水中以去除多余的AgNO₃。

图1 中样品的XRD图显示了纯TiO₂NTA和Ag-TiO₂NTA的晶体结构。由图可知TiO₂NTA为锐钛矿相，其特征峰位于25.3˚、37.8˚、48.0˚、53.9˚、55.0˚、62.7˚和75.0˚的2θ处，分别对应于锐钛矿相的(101)、(004)、(200)、(105)、(211)、(204)和(215)平面。在低含量Ag NPs的修饰下，未发现明显的Ag相关峰，如 图1 所示。

图2 、 图3 显示了不同放大倍率下的纯TiO₂NTA和Ag-TiO₂NTA的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)图像。 图2 显示了纯TiO₂NTA的形貌。样品在相当大的面积上保持高度均匀的纳米管结构。纳米管的尖端孔径约为150 nm。纳米管的长度约为2.8 μm，尾部是实心的。样品是由背靠背排列的两层纳米管所组成的，这无疑大大增加了敏感材料的比表面积。

图3 显示了Ag修饰的TiO₂NTA的形貌。样品仍然在相当大的面积上保持高度均匀的纳米管结构，横向排布也整齐均匀，还可以清楚地观察到TiO₂NTA表面上的Ag金属颗粒，证明了复合材料中Ag NPs的成功形成。

基于上述制备的材料为透明阵列薄膜的特点，我们选用平板式气体传感器进一步研究其气敏性能。首先，使用粘合剂将合成的传感阵列薄膜固定在平面氧化铝基板的正面(宽1 mm，长1.5 mm)。氧化铝基板表面有一对带有“L”型的金电极和两根Pt引线，用于信号采集。基板的反面印有氧化钌材料作为加热电极。然后，通过将相应的电极焊接到传感器底座上来制造传感器。之后，将制备的器件在空气气氛中老化，并用于后续的气体传感性能测试。采用CGS-8智能气体传感分析系统研究了气体的传感特性。首先，将传感器放置在充满空气的气瓶中，直到其电阻值基本稳定。然后，将其迅速转移到另一个装满目标气体的瓶子中，等到电阻稳定后，将器件再次暴露于空气中，电阻会逐渐增大至其初始值。这里，传感器件响应定义为式(1)：

$S=\left(R_a-R_g\right)/R_g$(1)

其中R_a和R_g分别为传感器在空气和测试气体中的电阻。响应时间(t_res)和恢复时间(t_rec)定义为传感器在目标气体吸附和解吸时达到总电阻变化90%的时间。为了进一步了解气体传感器的传感性能，测量了独立式TiO₂NTA和Ag修饰TiO₂NTA在不同温度下的响应。通过测试Ag-TiO₂NTA传感器在不同工作温度下对100 ppm不同气体的响应，得到该传感器在100℃时对浓度为100 ppm丙酮气体的最佳响应达到18.4，可以确定100℃是样品的最佳工作温度，如 图4 所示。

选择性是气体传感器的重要指标 [9] 。如 图5 所示，本文测试了纯TiO₂NTA传感器对乙醇、丙酮、甲醇、氨水、甲苯、二甲苯、甲醛气体的响应，可以看到，纯TiO₂NTA传感器对测试气体的响应均较低。虽然纯TiO₂NTA传感器对丙酮的检测优于其他气体(S_acetone= 9.6)，但选择性仍然很低。为了研究Ag NPs修饰对气体传感性能的影响，测试了Ag NPs修饰的TiO₂NTA薄膜对各种气体的传感性能如 图6 所示。通过对比 图5 和 图6 ，可以清楚地看到，负载Ag NPs的TiO₂NTA薄膜传感器比纯TiO₂NTA薄膜传感器表现出更好的性能。丙酮的响应从9.6增加到18.4，这可能归因于贵金属的催化性能 [10] 。银纳米粒子的引入会导致肖特基势垒的形成，由此产生的金属半导体接触将影响电荷载流子的传输和气体传感性能的变化。同时，Ag NPs优异的催化作用可以降低反应活化能，促进O₂气体在材料表面的解离，生成更多的反应性化学吸附氧，有利于进一步提高Ag-TiO₂NTA的气敏性能 [11] 。

考虑到实际应用，重复性和稳定性是衡量气体传感器性能的重要参数，因此进一步进行了相应的研究， 图7 显示了Ag-TiO₂NTA气体传感器对100 ppm丙酮的重复性测试。可以看出，该传感器的传感特性是稳定且可重复的。当连续3次暴露于100 ppm丙酮时，传感器产生了相似的响应，表明制备的Ag-TiO₂NTA气体传感器具有稳定的气体传感特性，确保了它们在实际应用中具有良好的可靠性。