纳米材料的合成、结构及应用研究是纳米科技领域中最富有活力、研究内涵十分丰富的一个研究方向。SnO<,2>是一种被广泛应用于光电子，微电子领域的重要功能材料，可以被应用于如太阳能电池，透明导电电极，气敏传感器，晶体管等器件中。近年来，随着SnO<,2>纳米结构如零维的纳米颗粒；一维的纳米线、纳米管、纳米带、纳米棒；二维的纳米薄片等结构的相继问世，各国科学家对其结构及应用研究工作相继展开，并在短时间内，取得了丰硕的研究成果。尽管如此，我们在一维SnO<,2>纳米材料的合成、结构及应用研究方面仍面临众多挑战，例如，在现有的一维SnO<,2>纳米材料制备的基础上，如何实现除模板法以外的均匀尺度的纳米材料的控制合成以及一维SnO<,2>纳米结构器件的自组装制备等。立足于现有的实验条件和前人的研究成果，作者通过对具有金红石结构的直接宽带隙(3.6ev)n型半导体SnO<,2>功能材料的准一维纳米结构的合成，从热力学和动力学角度探讨了它们的生长机制及形成原因，继而研究了SnO<,2>纳米材料在气敏传感器方面的应用价值。 本论文主要有如下三点创新： ■ 首次合成出SnO<,2>纳米草叶结构；通过热蒸发法实现了纳米线在550℃的低温生长：发现了纳米颗粒的自催化生长现象；通过成核热力学与生长动力学理论解释了尺度决定纳米结构形貌的现象。 多种形态的一维SnO<,2>纳米材料如纳米线，纳米带，纳米草叶等结构通过贵金属(金，金银合金)助催的热蒸发法方式在Si衬底上被制备出来，Y形结，蜘蛛状枝晶，锯齿形链，和孪晶结构被观察到，许多新的发光中心出现在所制备样品的PL谱中。同时，SnO<,2>的自催化生长现象通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)被观察到，经研究表明，SnO<,2>纳米线金红石结构的(110)晶面为SnO<,2>在低温条件下成核提供了热力学的可能性。 此外，在实验和理论上系统地研究了一维SnO<,2>纳米结构形貌演化的物理机制，发现钠米线和纳米带两相间形貌转变的热力学驱动力即吉布斯自由能决定了纳米结构在成核、生长以及形貌转变等不同生长阶段的形状选择，这表明热力学驱动力是导致一维纳米结构生长过程中形貌变化的物理根源。 ■ 首次合成出一维SnO<,2>/Sn同轴纳米电缆，深入解释了SnO<,2>/Sn纳米电缆的生长机制、在透射电子显微镜(TEM)电子束辐照的条件下SnO<,2>/Sn纳米电缆发生形变的物理机制以及将SnO<,2>/Sn纳米电缆置于带加热台的TEM下，随温度升高，电缆中的Sn未发生相变和熔化现象的物理机制。 SnO<,2>/Sn纳米电缆通过Au-Ag合金助催的对SnO粉术的热蒸发方法在单晶Si衬底上首次被制备出来，并且提出了相关的生长模型。通过TEM观测，发现在电子束诱导的作用下，SnO<,2>/Sn纳米电缆会出现奇异的形貌变化，并且根据纳米尺度的热力学及动力学理论，提出了一系列异常形变的物理机制。对SnO<,2>/Sn纳米电缆在TEM条件下进行了原位退火实验，发现被束缚在SnO<,2>纳米管内的立方相Sn纳米线在温度达到700℃时没有发生相变的巨大过热现象，为此建立了相应的热力学模型，指出了SnO<,2>纳米管的束缚作用是致使其内部立方Sn纳米线产生巨大过热现象的主要原因。 ■ 通过自组装方式制备出SnO<,2>纳米线气敏传感器，发现该传感器与其他SnO<,2>气敏传感器及其他金属氧化物材料的传感器相比对H<,2>具有更高的探测灵敏度。 为了将所制备的一维SnO<,2>纳米材料应用于气敏传感器，制备了微一纳结构的梳状交叉电极，并且通过自组装方法将所制备的SnO<,2>纳米线组装在微一纳结构的梳状交叉电极上，研制出具有高气敏特性的一维SnO<,2>纳米线气敏传感器。经探测，发现这种传感器对于相当低的H<,2>浓度范围(10ppm-1000ppm)具有很好的气敏特性。此外，从自组装制备方式、比表面特性、尺度效应、交叉电极间距等多个方面讨论了这种自组装的纳米线气敏传感器较之其他结构的SnO<,2>气敏传感器及其他金属氧化物材料气敏传感器对H<,2>的探测具有更好的气敏特性的原因。