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近年来,锂离子电池和钠离子电池因为其实用性,可重复利用以及高能量密度等优点,与实际应用互相匹配,得到了巨大的发展。对锂离子电池和钠离子电池而言,对新材料的研究与对已有材料进行纳米化同样的重要。氟氧化物,不仅拥有催化、光学、电化学和电致发光等性质,可以应用在催化／光催化,电致变色和其他功能材料领域,在锂离子电池和钠离子电池应用中,与氧化物相比,因为拥有高容量、高放电平台(即高氧化还原电位)和优良的循环稳定性,也越来越多的被作为正极或负极电极材料的投入到研究或者实际应用中。其中立方TiOF2(空间群：Pm-3m)材料,因为其特殊的Re03型结构,在负极材料和锂离子的插入脱嵌方面得到了广泛的研究,但是立方TiOF2作为正极材料仍然存在容量过低,循环稳定性差等缺点。为了从结构上解决此类问题,我们合成了一种六方TiOF2 (空间群：R-3c)纳米方块状颗粒材料并对LiTiOF2 (空间群：R3c)材料进行了详细的阐述和精修,并对其电化学性质进行了细致的研究,探讨了六方TiOF2的锂插入/脱嵌机理。本论文的主要研究内容有：1.使用一种温和简便的一步溶剂热法,在较低的温度下利用不同比例的简单化合物(TiF4、去离子水和乙醇)合成了两种不同的纳米产物：(1)六方TiOF2纳米方块颗粒。(2)具有不同形貌的TiO0.9(OH)0.9F1.2·0.59H2O纳米颗粒,具有六方钨青铜结构(HTB结构),空间群为P63mmc。另外,我们使用锂-液氨法(液氨法)还原六方TiOF2纳米方块颗粒,得到了纯的LiTiOF2。根据我们的调研结果,以上两种纳米颗粒和纯的LiTiOF2结构,均为第一次合成及报道。通过对纯LiTiOF2的XRD图的Rietveld refinement(即精修),我们发现了LiTiOF2与LiNbO3模型具有同样的结构,精修收敛结果非常高(Rp=6.35%, Rwp=8.24%),通过对结构参数的计算与匹配,我们对LiTiOF2的结构做了详细的阐述与讨论。我们还通过调节不同的反应物比例、反应时间以及产物SEM图、XRD图的比较,探讨了对产物结构和形貌的控制；通过对反应后试剂中成分的分析,探讨了反应机理和产物的生长过程；通过对颗粒的TEM和高分辨TEM电镜结果分析,再次确定了颗粒的形貌和结构；通过对热重实验的结果分析和对XRD的精修,确定了六方TiOF2和LiTiOF2同一的结构以及产物结构上的单一和纯净。2.六方TiOF2的电化学性质是通过使用恒电流法测定由六方TiOF2等材料为正极,锂金属为负极的半电池得到的。其中,六方TiOF2材料表现出了高达2.6 V的起始放电电压,0.8 V的终止放电电压,即比立方TiOF2更加宽阔的放电电压区间。在1倍率的充放电过程中,得到了高达200 mAh g-1的充放电比容量,充放电500圈后没有任何可见的衰减；同时在20倍率的充放电过程中,得到了120mAhg-1的充放电比容量,充放电1000圈后没有任何可见的衰减,并且在充放电2000圈后依然能保持高达100mAhg-1的充放电比容量。以上的结果都是基于锂离子的插入和脱嵌反应得到的,并没有破坏主体结构,相比于立方TiOF2的电化学测试结果(0.1-1倍率最大充放电容量在100 mAhg-1左右)这是一个巨大的进步。我们分析了产物的XRD结果和电池测试后电极片非原位XRD的结果,结合电化学测试结果(包括了六方TiOF2的测试结果、立方TiOF2的测试结果以及LiTiOF2材料的电池测试结果),讨论了首圈不可逆容量的原因和机理,并且对于TiOF2电极材料中第一次出现的电化学激活过程进行了分析、结构上的证实和机理上的讨论,最重要的是,我们通过对电极片非原位XRD图中六方TiOF2衍射峰的变化,使用LiTiOF2作为对比,对整个充放电过程中发生的六方TiOF2的锂插入/脱嵌机理、现象和电化学性能及其相互之间的关系进行了研究和探讨。3.前面提及的另外一种HTB结构的TiO0.9(OH)0.9F1.2·0.59H2O纳米颗粒,是拥有较大的一维通道结构的,该一维通道不仅可以支持锂离子的插入和脱嵌,也可以支持钠离子的插入和脱嵌。因此,TiO0.9(OH)0.9F1.2·0.59H2O纳米颗粒被认为可以用来作为锂离子和钠离子电池两者的电极材料,而六方TiOF2材料的空隙则不足以容纳下钠离子。所以,我们不仅研究了如何使用不同用量的去离子水和乙醇来可控的合成具有特定结构和形貌的产物；利用XRD、HRTEM与相应的FFT、 ICP、离子色谱和EDX等表征手段对产物的结构、形貌和化学组成进行了详细的表征；在使用恒电流法的情况下,我们还测定了由TiO0.9(OH)0.9F1.2·0.59H2O纳米颗粒材料为正极,锂金属或钠金属为负极的半电池电化学性能。我们发现对于锂离子电池而言,TiO0.9(OH)0.9F1.2·0.59H2O纳米颗粒的起始放电电压为2.5 V,终止放电电压为1.2 V；在电流密度为25 mA g-1的充放电过程中,稳定的充放电比容量可达200 mAh g-1,在电流密度为50、125、250 mA g-1的充放电过程中,充放电比容量分别为170、150、140 mAh g-1,充放电150-500圈内没有明显可见的衰减；对于钠离子电池而言,TiOo.9(OH)o.9F1.2·0.59H20纳米颗粒的起始放电电压为1.4 V,终止放电电压为0.5 V；在25 mA g-1的充放电过程中,充放电比容量在115次循环后还能超过100 mAhg-1;在125 mA g-1时充放电比容量稳定在90 mAhg-1左右。