氧化锌是一种直接带隙宽禁带半导体材料，具有优异光电特性和气敏特性。氧化锌纳米材料丰富的形貌与结构直接决定其物理性质与应用潜力。本文利用超声辅助下的水热工艺，通过改变原料的组成成份配比合成出了多种形貌的氧化锌纳米材料，主要包括氧化锌花簇状纳米棒、氧化锌纳米管、氧化锌纳米棒环式阵列、氧化锌微纳米齿形棒、氧化锌微纳米塔花及氧化锌纳米梭。采用SEM、XRD、TEM、TG/DSC等多种手段对产物的形貌及结构进行了表征。揭示了水热工艺下氧化锌各种形貌的生长机制，同时研究了不同形貌氧化锌对乙醇、氢气、一氧化碳及甲苯的气敏性能。研究超声结合水热工艺作用下氧化锌纳米棒的形貌演变规律，首次揭示出单独超声合成花簇状氧化锌纳米棒的形貌演变规律。结果表明：超声合成下花簇状氧化锌纳米棒的形成过程经历了四个转变阶段，分别是块体氢氧化锌、块体氢氧化锌与氧化锌纳米片混合态、氧化锌纳米片与初始花簇状氧化锌纳米棒、以及最终的花簇状氧化锌纳米棒。前超声处理60min时，可以获得直径在30-45nm左右，长度在50-75nm的花簇状氧化锌纳米棒。水热后超声处理能有效地分散氧化锌纳米棒的聚集状态，可以获得不同分散形貌的氧化锌纳米棒。气敏测试表明，花簇状氧化锌纳米棒气敏传感器对乙醇气体展现出良好的气敏性能，在425℃的工作温度下对5ppm的C2H5OH气体灵敏度可以达到71.4%。研究了水热工艺因素对氧化锌纳米棒生长行为的影响，重点考察了水热时间、水热温度、反应前驱体浓度及起始浓度对氧化锌纳米棒生长行为的影响规律。实验结果表明：水热工艺因素对氧化锌纳米棒形貌转变过程起着重要作用。随着水热温度与水热时间的增加，氧化锌纳米棒的长度与直径都有所增加，但是过度延长时间，纳米棒并不会持续径向生长。当Zn2+与OH-的浓度比依次为1:5、1:10、1:20、1:40时，氧化锌晶体依次从初始的颗粒形态演变至中间棒状，再演变至最终的片状分级形貌。研究了不同退火温度下氧化锌纳米棒的形貌变化，当退火温度低于400℃时，纳米棒的形貌基本无变化，退火温度高于600℃时，纳米棒端部变圆。当退火温度超过800℃时，氧化锌纳米棒将转变为团聚状态。热退火处理能显著改善氧化锌纳米棒的气敏性能，气敏测试结果表明：与未经退火处理的氧化锌纳米棒相比，经400℃热处理后氧化锌纳米棒传感器对25ppm的C2H5OH的灵敏度可由55%提高至74%。采用水热结合碱腐蚀的两步工艺法制备出氧化锌纳米管，研究了碱浓度与腐蚀时间对氧化锌纳米管形貌转变过程的影响规律。纳米管气敏传感器对不同浓度乙醇气体的测试结果表明：对5ppm乙醇气体响应的灵敏度达到87.4%，对比于超声合成氧化锌纳米棒，以氧化锌纳米管为敏感材料制得的传感器其响应灵敏度提高了23.9%。另外，采用一步水热法直接制备出新型的氧化锌纳米棒环式阵列传感器，该工艺合成出的环式阵列纳米棒的长度约为2μm，直径约为50nm。气敏测试结果表明：氧化锌纳米棒环式阵列传感器的性能要优于氧化锌纳米棒传感器，对四种气体的灵敏度可以普遍地提高5%。研究了氧化锌纳米晶体在强碱溶液中的生长行为，分别制备出新颖的氧化锌微纳米齿形棒、氧化锌微纳米塔花以及氧化锌纳米梭。微纳米齿形氧化锌具有六个对等的对称特征，其轴向长度在3μm左右，周向直径约为1.2μm。氧化锌微纳米塔花具有径向分枝特征，外围直径在500-700nm内。而氧化锌纳米梭的梭体总长度为2μm，最大处直径为0.5μm。三种形貌对5ppmC2H5OH气体的气敏测试结果表明：齿形棒传感器的响应值为76.5%，塔花氧化锌传感器的灵敏度达到81.3%。而氧化锌纳米梭传感器对5ppm乙醇气体的最高灵敏度为40%。