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由于人们对于核能需求的日益增长，对未来先进核能系统的研究和开发是核科学技术领域的研究热点之一，而新材料的研发被认为是先进核能系统能否实现的关键因素之一。纳米材料是至少有一个维度尺寸在纳米尺度(1-100 nm)且具有与块体材料不同特殊性质的材料，近年来受到了人们的广泛关注，并且展现了在核能系统中广泛的应用前景。本论文工作以不同的化学方法合成了数种铀、钍氧化物(UO2，U3O8和ThO2)纳米材料，通过选择合适的实验条件以控制这些纳米材料的尺寸、形貌和相组成，并用各种表征手段研究了它们的形成机理。此外，选用多官能团配体合成了四种铀酰-异金属配位聚合物，对它们的结构、热稳定性和荧光性质进行了研究。改变反应体系中的阴离子可以调控这些配位聚合物的空间结构。具体的研究内容如下: (1)通过无添加剂的水热合成法制得了尺寸在30-250 nm范围内可调的UO2纳米球以及1μm长，400 nm宽的U3O8长方体。探究了不同实验条件，例如溶液的酸碱度、反应温度和水合肼浓度等，以实现选择性合成纯相U3O8和UO2纳米颗粒。研究发现，可控制备铀氧化物纳米颗粒的关键源于不同溶液酸碱度下水合肼的还原能力的不同，在酸性条件下得到U3O8，而在碱性条件下则得到UO2。pH值也会影响UO2初级晶核生长和聚集过程，导致形成了不同尺寸的UO2纳米球。 (2)以六次甲基四胺(Hexamethylenetetramine，HMTA)作为碱源，十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfonate，SDS)为添加剂，通过水热法合成了几种具有不同形貌的ThO2纳米结构。探究了不同实验条件，例如HMTA的浓度、SDS添加量和水热温度对产物形貌的影响。结果表明，在Th4+/HMTA摩尔比为0.3，反应温度为100℃时得到的ThO2纳米球的尺寸为59±9 nm。加入SDS可使ThO2纳米球的尺寸在240-71 nm范围内可调。此外，还可以通过共同改变HMTA和SDS的量得到ThO2纳米颗粒与纳米颗粒的聚集结构。 (3)通过纳米铸模法，以有序介孔二氧化硅KIT-6和SBA-15为模板，硝酸铀酰为前驱体，首次合成了具有3D结构(对于U3O8-KIT-6和UO2-KIT-6)和捆状纳米线结构(对于U3O8-SBA-15和UO2-SBA-15)的有序介孔U3O8和UO2。U3O8-KIT-6和UO2-KIT-6由KIT-6的其中一套孔道复刻而来，颗粒尺寸在微米尺度。U3O8-SBA-15和UO2-SBA-15则具有绳状形貌并由纳米线阵列所构成。结果表明，这些有序介孔U3O8和UO2材料比以水热方法合成的多孔U3O8以及U3O8纳米棒具有更大的比表面积。 (4)使用具有氧原子供体和氮原子供体的多齿配体2，2-联吡啶-5，5-二甲酸(H2bpdc)，以水热法合成了四种结构新颖的铀酰-Cu(Ⅱ)/Zn(Ⅱ)异金属配位聚合物，(UO2)Cu(μ4-bpdc)μ3-bpdc)(1-Cu),(UO2)Zn(μ4-bpdc)(μ3-bpdc)(1-Zn),(UO2)2Cu2Cl2(μ3-bpdc)2(μ2-Hbpdc)2(H2O)32H2O(2-Cu)，和(UO2)2Zn(μ3-SO4)(μ4-bpdc)(μ3-bpdc)(H2O)3(3-Zn)，并研究了它们的热稳定性和相关化学性质。其中具有相同的结构的1-Cu和1，-Zn是首例具有多聚锁合骨架的异金属铀酰配位聚合物。2-Cu由铀酰-bpdc链通过Cu(Ⅱ)和Hbpdc-连接而成，具有一维的倾斜梯子结构。3-Zn包含一个独特的[(UO2)2Zn(μ3-SO4)]单元并具有二维的板状结构。研究发现，不同的阴离子能够调控过渡金属阳离子的配位位点，进而导致了铀酰-异金属配位聚合物结构的多样性。