传感器技术是当今世界发展最为快速的高新技术之一，也是现代工程技术进步的一个重要标志；电导型纳米传感器现已在航空航天、军事国防、信息科技、矿山机械、食品安全、家庭安全、生物监测、农业监视、医学、环境等诸多领域获得广泛的应用和发展。NiO拥有稳定的理化性能，被认为是构筑微型传感器的理想候选材料之一，其最为重要的应用就是电导型气敏传感器。本论文主要研究了Ni和NiO纳米晶（纳米线、树枝晶、纳米锥）的可控生长，并将NiO纳米线和Zn掺杂的NiO树枝晶应用于微型气敏传感器，利用NiO的纳米效应来提高气敏传感器对气体分子的快速吸附，利用Zn掺杂来改善传感器对气体分子的快速解吸附特性；同时，通过去除Ni纳米锥表面的气体分子极大地改善了其场电子发射性能，为新型场电子发射器的开发提供了新的思路。具体研究进展如下：（1）通过磁场辅助肼还原法制得了高纯的Ni纳米线，在空气中380℃以下具有很高的化学稳定性，矫顽力Hc（257.6Oe）高于体相材料；同时，实验发现通过改变溶液中的Ni²⁺离子浓度、反应温度、NaOH浓度、溶剂种类、外加磁场强度、反应时间、N₂H₄·H₂O浓度可以很好地控制Ni纳米线的表面形貌、微结构、长径比；根据大量的实验得出了Ni纳米线的生长机制，发现通过外加磁场和反应参数能够很好地将Ni晶核组装成不同形貌的纳米结构；此外，我们开发了批量Ni纳米线的制备装置。（2）通过高温氧化法将磁场组装的超长Ni纳米线阵列转化为NiO纳米线阵列，发现氧化温度越低，NiO纳米线的平均晶粒尺寸越小，带隙值越大；根据不同温度和时间的高温氧化实验提出了NiO纳米线的形成机理；随后利用lift-off工艺将NiO纳米线阵列组装成气敏传感器，发现其对NH₃均具有很好的响应、恢复性能，优异的重复性和选择性；此外，我们还发现平均晶粒尺寸越小的NiO纳米线传感器灵敏度越大，这是因为其表面活性点较多，能够吸附更多的NH₃分子。（3）通过电解法制得了分层、对称、高度有序的Ni树枝晶，研究发现Ni树枝晶主要由主干、第二分支、第三分支组成，第二分支与主干之间的角度约为70o，第三分支与第二分支之间的角度约为60o，树枝晶的主干和分支的直径分别为280nm和210nm，主干和分支的平均长度分别为10μm和1.5μm；根据一系列不同时间反应产物的形貌，分析了Ni树枝晶的生长过程，提出了Ni树枝晶可能的生长机制；实验还得出了电解法制备Ni树枝晶的最佳工艺参数。（4）通过电解的途径和随后的高温氧化法制得了Zn掺杂的NiO树枝晶，SEM测试得知树枝晶的主干长度在6-10μm，分支长度在1-3μm；HRTEM分析显示，Zn掺入之后，NiO晶格条纹有加宽的趋势，这是因为较大的Zn原子替代了NiO晶格中较小的Ni原子所致；同时发现Zn在NiO树枝晶中的溶解极限低于7%；随后将掺杂的树枝晶组装成微传感器并测试其对NH₃的气敏性能，发现Zn的掺入致使传感器的响应速度提高了5-8倍，恢复速度提高了30-50倍；最后探讨了Zn掺杂NiO树枝晶传感器的气敏机理。（5）通过水热法在Ni箔基底上可控生长了Ni纳米锥阵列，锥底直径范围为50-450nm，锥的高度范围为50-200nm，锥的顶部直径在10nm左右，锥的顶角约40o；同时探讨了Ni纳米锥的生长机制以及反应参数对锥体结构的影响；随后我们用Ni纳米锥作为阴极，镀有ITO玻璃作为阳极，测试了其场电子发射性能，发现真空环境下的残余气体分子对Ni纳米锥场电子发射性能有较大的影响，针对这种问题我们提出了两种改善Ni纳米锥场电子发射性能的方案。