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本论文基于取向纳米结构功能薄膜构筑的科学本质而展开,希望探索出一种简单的合成方法,并以此为基础制备一大类取向纳米结构功能薄膜。在这种思想的指导下,本论文针对层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxides,LDHs）展开研究,以无机材料LDHs为前体,分别制备得到LDHs、复合金属氧化物（Mixed Metal Oxide,MMO）和尖晶石等一系列取向纳米结构薄膜。具体的研究内容如下:1.采用本实验室专利技术“成核/晶化隔离法”制备了粒径均匀、尺寸小的LDHs纳米粒子,利用其“边-边”和“面-面”作用经简单的溶剂蒸发法制备了一系列纳米结构LDHs薄膜,所得薄膜大片连续透明,具有（00l）取向性。通过改变LDHs层板金属及层间阴离子的组成实现了LDHs薄膜功能的调变。将具有发光性能的稀土配合物阴离子引入LDHs层间,详细研究了插层产物的热分解行为和发光性能。2.以（00l）取向的NiAl-LDH薄膜为前体,利用LDHs的结构拓扑效应经高温焙烧制备了大面积连续的介孔NiAl-MMO薄膜。随着焙烧温度的升高,薄膜中NiAl-LDH首先转化为Al掺杂的NiO相,继续升高焙烧温度开始有NiAl2O4相生成,Al掺杂的NiO薄膜变为NiO/NiAl2O4相互掺杂的薄膜。NiAl-MMO薄膜经高温焙烧后仍然保持NiAl-LDH薄膜的透明性和宏观形貌,且具有（111）取向性、高的热稳定性和窄的孔径分布。依托该有序薄膜体系,详细研究了LDHs向MMO转变的拓扑效应,在加热的过程中NiAl-LDH的（00l）和（110）晶面分别向NiO的（111）和（220）、NiAl2O4的（111）和（440）晶面转变。通过改变焙烧温度、升温速率和LDHs纳米粒子的尺寸对NiAl-MMO薄膜的介孔结构进行了调控,其中焙烧温度对薄膜介孔结构的影响最为明显。500℃下制备的薄膜中NiO纳米粒子的尺寸较小（约6 nm）,其纳米效应导致薄膜具有铁磁性,NiO纳米粒子有序排列使得薄膜具有磁各向异性。将介孔NiAl-MMO薄膜用于以甲级橙为探针的有机污染物去除研究,其去除能力由薄膜的比表面决定,NaOH处理有利于提高薄膜对甲级橙的去除性能。3.以（00l）取向的NiAl-LDH薄膜为前体经高温焙烧制备（111）取向的NiO/NiAl2O4薄膜,将其中的NiO相选择性溶蚀后得到了（111）取向大孔NiAl2O4尖晶石薄膜。改变焙烧温度可调变NiAl2O4纳米粒子的尺寸和薄膜的大孔结构。将焙烧温度由950℃提高到1100℃,薄膜中NiAl2O4纳米粒子沿（111）晶面的尺寸由22.7nm增大到32.7nm,相应地其结晶程度增加,缺陷减少。同时,伴随着焙烧温度的升高,薄膜的比表面减小,孔径增大,孔分布变宽。总之,本论文围绕LDHs前体法制备取向纳米结构功能薄膜的科学本质而展开,分别制备了LDHs、MMO和尖晶石等一系列取向纳米结构薄膜,并依托该有序薄膜体系详细研究了从LDHs到MMO转变的拓扑效应,能够进一步促进水滑石类材料的研究和应用。该方法不需要模板、有机试剂或单晶基片进行诱导生长,方法简单,对设备要求低,是一种具有广阔应用前景的制备取向纳米结构功能薄膜的技术。通过改变LDHs前体的组成、焙烧温度等条件实现了MMO和尖晶石薄膜的纳米结构控制;利用LDHs材料组成可调的特点,通过对LDHs纳米粒子进行分子设计可实现LDHs、MMO和尖晶石薄膜功能性的调变,有望实现其在催化、磁性、分离、发光和传感器等领域的广泛应用。