ZnO作为一种常见的低成本金属氧化物半导体,由于其优异的物理和化学性能而被广泛用作气敏传感器材料。本文合成了六棱柱状与纳米颗粒状的ZnO晶体,并进行了气敏特性研究和第一性原理计算。通过调控材料晶面、形态、掺杂和光场干预,研究了吸附前后气体分子的光学和电学性质,提出了提高ZnO材料的选择性和灵敏度的策略。为指导气敏传感器的可控设计提供了理论依据。主要的工作如下:第一、水热法合成了六棱柱状ZnO并进行了表面化学刻蚀,研究了刻蚀前后ZnO的气敏性能。第一性原理计算结果表明,六棱柱ZnO的不同晶面对空气不同组分的选择性决定了它的光电流响应,这与实验结果是一致的。刻蚀前的吸附特征主要是以六棱柱（002）面的氧分子的化学吸附和（200）面的水分子的化学吸附为主,刻蚀后在（002）面出现了新（110）晶面凸起,凸起晶面以水分子化学吸附为主。第二、通过化学沉淀法合成了形貌和尺寸均一的ZnO纳米颗粒,并对其进行了表面Co2+掺杂,研究了ZnO在掺杂前后的气敏性能。第一性原理计算结果表明,表面掺杂对光电性能有显著影响,光电流谱和交流阻抗谱的测试结果一致。掺杂前（002）晶面的吸附特征是以氧分子的化学吸附为主,掺杂后在（200）晶面以氧分子化学吸附为主。第三、用上述两种材料作为气敏材料对乙醇气体进行检测。结果表明,刻蚀后六棱柱状ZnO的形貌和比表面积发生了变化、（002）面减少,吸附氧分子数减少,响应度降低;对Co2+掺杂前后的ZnO纳米颗粒在O2气氛中进行紫外灯照射处理,发现紫外灯辐照后的ZnO纳米颗粒具有更高的响应度,Co2+掺杂ZnO响应度的变化不明显。第一性原理计算结果表明,紫外光可以促使氧气和ZnO晶面的化学键合,而掺杂Co2+后使其晶面与氧气的键合被限制,进而影响了其电学性能。这为改善材料气敏性能提供了新的思路。