金属氧化物半导体纳米材料在光电、光催化、气体传感和荧光生物标记等方面展现了巨大的应用价值,而MoS₂纳米结构在航空航天、新能源等领域有着广泛的应用前景,这些重要的应用,都是建立在对所应用纳米材料性能的充分认识基础之上的。为了深入研究纳米材料的物性,进一步服务于纳米材料的实用化和产业化发展,本论文系统地研究了氧化物半导体及MoS₂纳米材料的合成方法和有关性能,主要是通过传统方法制备了不同的氧化物半导体纳米材料和MoS₂纳米结构,并运用表征技术和测试手段对其形貌和机理进行了分析,重点测试了合成纳米材料在光学、场发射、传感、电化学催化等方面的性能,所取得的主要结论和创新点如下：1.金属氧化物及二硫化钼纳米材料的合成与表征。利用传统的热蒸发法分别合成了超长的四角棒状、海胆状和网状结构ZnO纳米材料,以及SnO₂、In2O₃纳米线、纳米带,并通过电子扫描电镜（SEM）、透射电子电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对这些不同形貌的纳米结构进行了表征。其中,超长ZnO网状结构是由大量纳米杆呈一定规则相互交汇形成,具有极大的表面比,易于吸附气体分子和水分子。同时,在调研大量文献的基础上,我们对合成纳米材料的生长机理进行了分析。此外,我们还通过水热合成法,分别制备了花状、球状和多孔隙薄膜状MoS₂纳米结构,通过SEM、XRD和TEM测试,合成样品具有较高的纯度。根据两步法机理,我们认为在水溶液的热反应中,首先形成了MoS₂晶核；由于晶体表面自由能的差异,MoS₂晶核沿着择优方向生长,在不同条件下,分别形成纳米片、纳米粒。之后,这些纳米片、纳米粒在溶液中相互吸附、汇聚,通过自组装最终生成了花状和球状结构。2.金属氧化物半导体纳米材料在光、电方面的应用。我们运用合成的ZnO样品进行了光致发光性能测试,并分析得到以下结论：超长ZnO四角棒结构的光致发光谱中,近带边发射占主导地位,表明该结构的纳米材料杂质和缺陷较少,结晶较好,晶体质量较高；而超长ZnO网状结构由大量小尺寸纳米杆组成,表面积更大,具有更多的表面缺陷,因此深能级发射占主导。此外,我们通过氢等离子处理,使得超长ZnO微米带与银电极形成良好欧姆接触；位于ZnO微米带表面的Cu20纳米粒子,使两者形成了P-N异质结。室温中,在直流电压激励下,可以观察到紫光和蓝光的随机激光发射。我们还对合成的SnO₂纳米线、纳米带的场发射性能进行了研究,发现SnO₂纳米线的开启电场和阈值电场分别为2.37 V/μm和4.21 V/gm,场增强因子约为3237,明显要优于纳米带,有望在平板显示器方面取得更大的应用。3.金属氧化物纳米材料在传感方面的应用。因为In₂O₃纳米材料具有较低的电阻率,通常被用于气敏传感器,本文中,我们首次对In₂O₃纳米带的湿敏特性进行了研究,发现在相对湿度为97.2%的环境中,其电阻为5.13x10³欧,灵敏度值约为77,响应时间平均为30秒,恢复时间平均为45秒,并讨论了该湿度传感器出现湿滞现象的原因和湿敏工作机理。此外,我们对ZnO瓶刷状纳米结构室温下的湿敏特性进行了测试。实验结果表明,该ZnO瓶刷状纳米结构具有较快的响应和恢复时间。我们还利用表面带瘤节点的Sn掺杂ZnO微米棒结构制备了一种新型的气敏传感器。在10 ppm,50 ppm,100 ppm和500 ppm浓度的酒精气体氛围中,其灵敏度分别为9.5,35.6,52.4和104.2,响应时间约为10～30秒,恢复时间为25～55秒。之后,我们用表面耗尽模型和晶界势垒模型分析了其气敏机理。4.二硫化钼纳米材料在催化方面的应用。我们运用合成的花状、球状、多孔隙薄膜状MoS₂纳米结构进行了电化学析氢反应。其中,花状MoS₂纳米片因其独特的堆垛结构,具有更多的活性点位,它的起始过电位最低为125 mV,塔菲尔斜率为89mV/decade,在合成的三种样品中具有最强的析氢反应催化活性。此外,我们还通过基于密度泛函理论的第一性原理,研究了氢原子在MoS₂内位点的吸附机制,丰富了对MoS₂析氢机理的认识。