氧化镍是一种重要的p型半导体材料,带隙能量在3.6-4.0 e V之间。氧化镍具备优异的化学和热稳定性,被许多科研工作者所关注,尤其是结构以及功能方面的研究和表征。在众多合成方法中,水热合成法作为一种非常便利,廉价以及用于大规模生产纳米材料的手段可以人为地控制合成多种形貌的纳米氧化镍。由于纳米氧化镍的形貌具有可调性,它已经被广泛地应用于电化学以及气敏等领域。然而,普通的纳米氧化镍形貌所具有的比表面积往往很小,而且本身的导电性很差,这些不良因素限制了它的电化学以及气敏性能。为了改进并提升氧化镍这种半导体材料的性能,设计并且制备拥有超大比表面积的独特纳米结构是非常有必要的。此外,以氧化镍为基础,与其他金属氧化物形成的二元复合氧化物,如钴酸镍、钼酸镍等等,将具有更好的导电性从而可以作为增强电化学以及气敏性能的优选材料。使用了水热法控制合成多种独特纳米结构的氧化镍及其复合物。对于这一系列制备得到的最终产物,诸多先进的电子显微镜被用于表征它们的结构。通过结构表征,具有高品质的产物将被制作成为相应的器件,分别以电极材料和气敏传感器进行电化学以及气敏性能测试。成功合成了低维的氧化镍纳米结构包括一维的纳米线和二维的纳米片。对于氧化镍纳米线,二水草酸镍在此作为其煅烧前的前驱体。在反应的过程中,乙二醇和聚乙二醇这两种表面活性剂的添加与否直接影响到最终这种长且分散的氧化镍纳米线能否成功得到。通过控制水热时氨水的浓度(p H值),成功合成规则且均匀分布的氧化镍六边形纳米片。基于晶体结构和电镜表征,本文对于这种形状规则均一的六边形氧化镍纳米片的生长机理进行了讨论,从理论上阐述了这种结构形成的原因。针对以上两种氧化镍纳米结构,产物分别被加工制作成气敏元件并检测了它们对于乙醇、一氧化碳、甲苯以及氨气等还原性气体的敏感性、稳定性、相应恢复时间和选择性。成功合成了三维氧化镍纳米结构,尤其是纳米花状,通过添加不同的表面活性剂得到多种花状结构。首先采用水热法合成没有任何掺杂的三种氧化镍纳米分层花状结构。适量的聚乙烯吡咯烷酮、丙三醇和溴化十六烷基三甲铵作为表面活性剂可以分别合成由片层自组装而成的山茶花状、玫瑰花状和花球状微结构。根据形核以及晶体生长这两个主要过程,探讨了表面活性剂、反应时间以及反应温度对于最终形貌的影响。此外三种不同花状结构的样品都被制作成气敏元件并用于乙醇气体敏感性的检测。其次,三氧化钨掺杂的氧化镍菊花状纳米结构以及其潜在的气敏性能首次在本文中进行了详细报道。钨掺杂的氧化镍、纯氧化镍以及三氧化钨样品均被制作成气敏元件并用于乙醇气体敏感性的检测,发现这种三氧化钨掺杂的氧化镍菊花状纳米结构表现出最佳的气敏性能。同时,本文亦讨论了三氧化钨的掺杂可以增强气敏性能的机理。通过真空高温煅烧脱脂棉获得碳纤维用作氧化镍纳米片层生长的模板。通过水热法以及不同的热处理方法获得碳纤维氧化镍核壳和氧化镍空心管这两种结构,并将最终产物加工制备成电极测试它们的电化学性能。受益于这种核壳结构,氧化镍片层包裹碳纤维电极材料表现出很高的比电容(1 A g-1电流密度下具有891.1F g-1)、优秀的大电流放电能力(20 A g-1下依然保留83.3%)以及循环稳定性(1000次循环后保持95.43%的比电容)。这使得氧化镍片层包裹碳纤维结构可以作为一种很有应用前景的高性能超级电容器材料。采用两步水热法设计合成钴酸镍以及其硫化产物。产物的结构十分特殊,在微观下可以发现这些立体结构是由片层阵列上自生长纳米针而形成的。自生长的纳米针可以通过控制氟化铵相对剂量的添加而控制其生长。这种硫化后的钴酸镍片状阵列具有良好的导电性,而其表面自生长的纳米针提供了非常可观的比表面积使得该结构拥有优异的电化学性能。以硫化产物做成的电极在15 m A cm-2的电流密度下有着2617.6 F g-1的超高比电容,且在30 m A cm-2的电流密度下依然保持2051.0 F g-1。5000次循环之后仍然保持93.2%的比电容,这种电极表现出的极好循环稳定性使得它成为高性能超级电容器的首选材料。通过一步水热法制备了水槽状钼酸镍空心纳米棒,并进行了一系列物相分析、形貌表征和电化学性能测试。通过测试,这种具有100多长径比的钼酸镍空心纳米棒具有很高的比表面积增加了电极材料在电解液中的接触面积。受益于这种独特结构,钼酸镍空心纳米棒电极材料表现出较高的比电容(1 A g-1电流密度下具有1102.2 F g-1),不错的大电流放电能力(20 A g-1下依然保留64.5%)以及循环稳定性(1000次循环后保持90%的比电容)。这使得水槽状钼酸镍空心纳米棒结构可以作为一种很有应用前景的超级电容器材料。