氧化物微观结构的改变使其具有独特物理和化学特性，因此在基础理论研究和工业应用方面都有很高的价值。本文首先进行了钙钛矿类混合离子电子导体膜材料微结构的调变、表征和透氧性能研究，接着进行了氧化铝材料微结构的调变、表征和加氢脱硫性能研究。实验中采用多种现代物理、化学表征手段，如X-射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、投射电子显微镜（TEM）、氮气低温吸脱附等，对所得氧化物材料的表面和体相结构特性进行了较为系统的研究。在钙钛矿类中空纤维膜的制备方面，通过改变制备中空纤维膜时使用的内部凝结液类型，成功制备出了具有蜂窝状结构的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-（LSCF）中空纤维膜，该纤维膜只具有外表面一个致密层和内表面一个多孔层，其内表面是由大量孔径为20-25μm的小孔构成的蜂窝状结构，该种结构不仅可以降低氧传导过程中的体相扩散阻力，并且可以增加表面反应速率，从而极大地提高了该材料的透氧量。在950℃时LSCF中空纤维膜的透氧量可达1.58mL·cm-2·min-1。引入金属铂和银对LSCF中空纤维膜进行修饰，发现修饰后的纤维膜的透氧量得到了显著的提高，Pt的修饰效果最为明显，在950℃时，金属铂修饰的蜂窝状LSCF中空纤维膜的透氧量高达3.99mL·cm-2·min-1，这是目前报导的同类材料达到的最好性能。此外，还提出了贵金属修饰蜂窝状LSCF中空纤维膜表面氧溢流机理来解释修饰后透氧性能提高的原因。采用Ba0.5Sr0.5Co0.9Nb0.1O3-（BSCN）对常规的LSCF中空纤维膜进行修饰，发现中空纤维膜的透氧量在修饰后都有不同程度的提高，并且膜内外表面同时修饰的透氧性能要远好于单侧修饰，其透氧量在950℃时高达1.66mL·cm-2·min-1。同时，在长达120小时的长期实验操作中，中空纤维膜的透氧量并没有出现明显的变化，基本维持在1.09-1.12mL·cm-2·min-1之间，这说明该纤维膜在本实验操作条件下具有良好的稳定性。通过调变成膜过程中的膜内部凝结液类型，成功制备出了具有新型微结构的Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-（BSCF）中空纤维膜。1050℃焙烧后，中空纤维膜具有高度非对称结构，只具有一个靠近内表面的致密层和一个靠近外表面的多孔层。实验结果表明，在950℃时，吹扫气He气的流速为200mL·min-1条件下，1050℃焙烧后的BSCF中空纤维膜的透氧量高达11.46mL·cm-2·min-1，这也是目前所报道的具有最高透氧量BSCF材料。同时在120h的长期实验中，经过1050℃焙烧的BSCF中空纤维膜在实验操作条件下显示出较好的透氧稳定性。同时提出了吹扫气流速对BSCF中空纤维膜透氧量的影响机理。采用无乳化剂乳液聚合的方法制备单分散聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球，并通过离心法将所得的单分散微球组装成胶态晶体模板。粒径分析表明，通过控制制备条件，可以制备出粒径均匀的单分散微球。TEM结果显示胶态晶体模板结构较为规整。接着以PMMA胶态晶体为硬模板和三嵌段共聚物F127为结构导向剂，九水硝酸铝为铝源，成功制备出三维有序大孔（3DOM）氧化铝。结果表明，3DOM氧化铝具有高度有序的大孔结构，800℃焙烧后，样品的大孔结构仍然得到保留，其比表面积高达79m2·g-1，大孔的孔壁由介孔组成。300℃时，二苯并噻吩（DBT）的加氢脱硫结果表明，CoMo负载的三维有序大孔氧化铝的脱硫率高达98.23%。