获得结构均匀可控、合成简单、性能良好的纳米材料一直是材料研究的重要内容,探索合成纳米材料的新方法及新概念具有重要的理论意义。低维纳米材料因其在介观物理领域及构造纳米器件方面独特的应用而受到国内外许多研究小组的广泛关注,是未来纳电子器件的基本组成单元,在电子、热电、光电乃至能源等领域都有重要的应用。金属镉因其具有较长的电子自由程、较快的载流子移动速度而成为研究低维物理现象的理想体系。本论文探索了金属镉、镉的硫化物等的气相合成低维纳米材料的方法,一步法制备出了CdS分级结构的多种形貌、CdS纳米棒网络结构、金属镉纳米墙和纳米薄片等低维材料,并进行了详细的表征和性能测定,解释了其生长机理和变化规律。有关CdS制备一维结构及其分级结构的机理,近年来有很多研究者进行了研究,主要是利用催化剂的VLS(气-液-固)机制或者不加催化剂的VS(气-固)机制进行。目前利用催化剂制备纳米线分级结构多采用两步法进行,且形貌种类不够丰富。本文采用一步法制备出了CdS多种分级结构的工作,利用一定的真空条件下CdS在高温下发生热分解,遵循VLS生长机制,纳米线将沿着固-液界面择优方向析出,长成线状分级结构多种形貌。同时说明了控制催化剂和CdS之间的比例、基片的位置、温度、真空度等参数对CdS分级结构形貌变化的重要作用。另一方面,利用VS机制,不掺杂催化剂在不耐高温基片上制备Cd S纳米网状结构,并使之有一定的结合度,是一个不易解决的问题。通过活性气体加速自催化生长CdS纳米网络结构,可以使CdS纳米线、纳米棒以及由此组成的纳米网状结构均匀的生长在FTO上,并且证明有一定的光电转换性能,为制备量子点敏化太阳能电池纳米线电极的光散射能力增强奠定一个坚实的基础。通过对制备进行参数改变适当延长保温时间,还可以得到CdS纳米带网络结构,同样可以控制Cd S纳米线/棒的形貌。也可以利用CdS的这种结构为模板,通过气相/液相的阴/阳离子交换制备一些其它不易制备的形貌等,有着新颖的非常广阔的应用前景。这种机制突破传统的VLS、VS等生长机制,创新的提出了活性气体加速自催化生长纳米线生长机制,有一定的理论创新意义。金属纳米薄片具有二位等离子性质、光学性能应用、吸引了很多研究者的目光。由于其横向直径远大于其厚度,因此其表面等离子相应性质可以有效调节,并且电磁场性能也能很大提高,因此金属纳米薄片逐渐成为研究热点。目前常用的金属纳米薄片制备方法主要在液相中进行,通过还原剂在表面活性剂的作用下制备,且主要集中在贵金属的研究,活泼金属研究很少。我们利用气相法一步合成了金属纳米墙、纳米薄片,提出了气相合成镉纳米结构的新方法并分析其生长机理,发展了低维纳米材料的化学气相合成调控技术;创新性的用活性气体作为“形貌催化剂”调控法制备并探讨了活泼金属镉纳米薄片的一些性质和应用。用最常见的热蒸发与活性气体的化学反应结合,创造出了新颖的反应条件。最后研究了纳米结构的合成机理,揭示了化学气相合成制备纳米结构的影响规律,并利用第一性原理对实验结果进行了分析计算。