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半导体纳米材料由于其独特的光学、电学、力学和磁学性能引起世界范围内科学家的广泛关注。如何合理地控制半导体纳米材料的晶体结构、尺寸、维度和组成，最终实现有目的地调控材料的物理和化学性质，已经成为目前研究中新的挑战。本论文针对ZnO纳米晶体的晶面控制生长及性能调控方面进行了大量有益的探索。受到自然界荷叶结构的启发，我们设计了荷叶状ZnO纳米结构，其中“叶柄”为六方棒状纳米结构，“叶片”为棒状结构顶端展宽生长的高活性ZnO (0001)晶面。我们发展出一种简便的在六次甲基四胺溶液中“溶解再生长”的液相方法，实现了ZnO纳米荷叶阵列的制备。在该方法中，ZnO纳米棒阵列既作为原料又作为分散模板，纳米片结构生长的前躯体来源于部分溶解的ZnO纳米棒。采用XRD、XPS、SEM、TEM和SAED对产物结构及组成进行了表征。结果证实片状纳米结构为沿<1010>方向扩展生长的ZnO (0001)晶面，厚度约为2~4nm。利用ZnO纳米荷叶阵列制备的气敏器件对甲醛气体表现出来优良的气敏性能。该器件对不同浓度甲醛的灵敏度大约是棒状阵列器件的10倍。并且，该器件甚至对1ppm的甲醛都表现出了敏感的响应，有望应用于探测低浓度甲醛的气敏元件中。利用ZnO纳米荷叶阵列制备的石英晶振微天平(QCM)器件，在室温下，表现出了对氨气特殊的敏感特性。对1ppm的氨气的响应频差达到16.5Hz，响应恢复间较短，且表现出良好的选择性。我们提出并验证了ZnO纳米荷叶阵列基QCM对氨气灵敏响应的新型机制。同时，在ZnO纳米荷叶阵列表面还发现了新颖的压电响应特性。设计了顶端ZnO (0001)面收缩的六方锥状纳米结构以提高ZnO纳米材料表面的超疏水性能。发展出一种晶种诱导外延生长法和电化学沉积法相结合的低温溶液方法实现了锥状ZnO多级纳米结构的制备。该种新型结构将ZnO纳米棒阵列表面的晶体接触角提高到158o，接触角滞后由>100o降低到<10o，使原来钉扎在ZnO材料表面的水滴很容易地从其表面滚落，滚动角仅为5.8o。深入探究了ZnO纳米晶体表面的疏水性能机制。利用第一性原理的计算研究了ZnO晶体表面对气体的吸附性能，结果显示带有O空位的ZnO (1010)晶面对氧气有偏爱的吸附。利用具体的实验研究了氧气氛环境对ZnO纳米棒阵列表面疏水性能的影响。提出了ZnO纳米材料通过表面优先吸附氧气来实现其超疏水性能的机理。为ZnO纳米材料基超疏水表面的设计与应用打下了基础。