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氧化锌纳米材料以其高化学稳定性、良好生物相容性以及优异的光电性质,在光催化、压电、生物、气体传感和医疗等领域的应用取得了重要的突破,受到了广泛的关注。然而,由于其带隙较宽等自身局限性限制了其进一步的开发和使用。研究表明这些不足可以通过构建氧化锌纳米复合材料的手段进行改善。本文通过水热法得到不同形貌的ZnO纳米材料并对其进行改性。研究了ZnO纳米材料的生长过程及传感性能。主要研究内容包括以下几个方面:（1）采用水热法制备了菱形ZnO纳米片。在400°C退火2小时后,得到介孔结构的ZnO纳米材料并利用热还原法对其进行Pd负载。Pd@ZnO（0.2 wt%）对乙醇气体的响应（200 ppm时响应为142.2）是纯ZnO纳米片的4.3倍,并具有更短的响应恢复时间（13 s/9 s）。DFT计算结果表明,引入Pd原子后,菱形ZnO纳米片的带隙减小,对乙醇分子的吸附能提高。Pd纳米颗粒优异的催化性能和ZnO可调控的能带结构是增强气体传感性能的主要原因。（2）采用水热法制备了双血小板状、单血小板状和球形ZnO微晶纳米材料。通过调节溶液的pH,有效的对ZnO纳米结构的形貌进行调控并控制ZnO（001）晶面的暴露比。随后通过简单煅烧处理,将Pd纳米颗粒成功负载到ZnO纳米材料表面,同时Pd纳米颗粒与ZnO晶体表面的相互作用增加了晶体的氧空位含量。双血小板状Pd-ZnO复合材料（D-ZnO-0.05）的气体性能是单纯的双血小板状ZnO的3.5倍。气体传感测试结果表明,D-ZnO-0.05对于NO2气体具有更高的响应（在25 ppm时灵敏度为71.2）、快速的响应/恢复（25 s/21 s）和较好的长期稳定性（35天后灵敏度保持在95.5%左右）。气体传感性能的增强可能是由于Pd纳米颗粒的催化作用和氧空位含量的增加之间的协同作用。此外,从密度泛函理论（DFT）计算结果显示,引入的Pd纳米粒子可以有效地调整D-ZnO-0.05的能带结构。Pd掺杂剂和氧空位减小了ZnO纳米材料的带隙,使传感器性能提高。Pd负载双血小板状ZnO微晶为研究半导体材料的晶体生长和制备高性能的NO2气体传感器提供了思路和方法。（3）通过简单可控的水热法成功地合成了Al掺杂水仙花状ZnO纳米结构。所制备的水仙状结构是由六边形纳米薄片自组装而成。气体检测结果表明,Al掺杂的水仙状氧化锌纳米结构（2 at%,标记为AZO-2）与单纯的ZnO相比,具有更高的气体传感响应（1 ppm时为103.2）,较短的响应恢复时间（53 s/21 s）,较低的检测线（0.1 ppm）。此外,AZO-2具有较低的工作温度（240℃）和优异的长寿命稳定性（35天后仍保持在92.5%左右）,这将有利于在实际中的应用。密度泛函理论（DFT）计算表明,AZO-2对的NO2吸附能是单纯ZnO的5.15倍,这是由于ZnO电子结构的改变增强了NO2与ZnO表面之间的相互作用。其优异的传感性能主要是由于Al掺杂引起的施主电子的产生以及氧空位含量的增加。因此,Al掺杂水仙状ZnO纳米晶体可以为调节电子结构和设计高灵敏度的NO2气体传感器提供思路。