离子液体是指在室温下呈现液态、完全由离子所组成的有机溶剂,由于其独特的物理化学性质而受到广泛关注。相比于其在有机化学和催化领域的应用,离子液体在无机纳米材料合成方面的应用研究才刚刚开始。不同于之前传统分子溶剂(水或有机溶剂),以离子液体作为合成反应的介质具有独特的优势,可以制备具有特殊物相和形貌的无机纳米材料。到目前为止,已经有大量的研究报道了使用离子液体可以可控地制备无机纳米材料,但是对于其作用机理仍然没有清晰的认识。因此,在很多的研究工作中,离子液体仅仅是被当作简单的表面活性剂,其独特的优势并没有被完全展示出来。在本文研究中,我们系统地研究了离子液体在合成无机纳米材料中的作用机制,这些研究有望为如何使用离子液体可控合成特定物相和形貌的无机纳米材料提供一定的借鉴价值。论文的具体研究内容如下：1.以NH4-Dw和7-AlOOH为目标作用物,系统地研究了离子液体在反应过程中所起作用,首次在同一反应体系中提出两种不同的离子液体作用机制。首先,通过控制反应体系温度可以实现由NH4-Dw向y-AlOOH的物相转变。其次,通过调节体系中所加离子液体[Bdmim]Cl的量,可以得到形貌不同的NH4-Dw和y-AlOOH纳米结构。研究结果表明,由于NH4-Dw和y-AlOOH具有不同的表面结构,离子液体在合成NH4-Dw和y-AlOOH过程中表现出不同的作用模式,分为阳离子作用模式和阴离子作用模式。阳离子作用模式主要表现为分散作用,可以使线束状的NH4-Dw分散为线状的NH4-Dw。阴离子作用模式主要表现为诱导自组装作用,可以使六方γ-AlOOH片自组装成为多级花状结构。根据不同的作用模式,可以根据需要来选择离子液体的阴、阳离子,对所作用的无机纳米材料进行调控,因此有望实现可控地设计合成无机纳米材料。此外,通过焙烧前驱体NH4-Dw和y-AlOOH纳米结构可以得到形貌保持不变的多孔γ-Al2O3纳米结构,测试结果表明该多孔结构具有较大的比表面积和良好的孔径性能。2.首次使用[Bmim][H2PO4]作为离子液体前驱体合成出多种形貌的羟基磷酸铁(Fe5(PO4)4(OH)3·2H2O)。究结果表明,通过调节反应体系中[Bmim][H2PO4]的相对浓度和溶剂组成,可以得到暴露有{111}晶面的双棱锥状、暴露有{001}晶面的板状、由{441}和{111}晶面所组成的四方十六面体状、凹{001}晶面的截角双棱锥状的羟基磷酸铁。不同形貌的形成可以归因于[Bmim][H2PO4]对{111}晶面的生长有一定的保护作用。此外,以反应所得的羟基磷酸铁为芬顿催化剂,系统研究了不同形貌与其光催化性能之间的关系。实验结果表明,所得产物的光催化活性与其暴露面有密切联系,而与其比表面积关系不大。这些研究结果为如何设计合成高效的芬顿催化剂提供了一定的借鉴价值。3.通过便捷的水热法一步合成出不同物相(α-,β-和8-MnO2)和形貌(棒状、线状、花状和墙状)的二氧化锰纳米结构。实验结果表明,反应体系中前驱体KMnO4的浓度对于二氧化锰最终物相和形貌起到决定性作用。其中,体系中心的浓度会影响所成MnO2晶核的物相,而MnO4-的浓度会对成核速率以及随后的生长过程起到显著影响。另外,系统地研究了反应温度对所形成二氧化锰纳米墙结构的影响。更进一步地,对所制备的二氧化锰纳米结构进行了锂电性能测试,研究了不同物相和形貌与其电化学性能之间的相互关系。测试结果表明,二氧化锰纳米墙结构表现出优良的放电循环性能,是一种理想的电级材料。4.首次提出通过改变初级生长颗粒的暴露晶面来获得稳定性良好的介观晶体。在没有高分子聚合物作为添加剂的情况下,以N,N-二甲基甲酰胺和甲醇为复合溶剂,一步法合成出高稳定性的氧化铁介观晶体。改变初级生长颗粒的暴露晶面,可以降低其表面能,阻碍其进一步融合形成单晶结构,因而可以得到稳定性良好的介观晶体。此外,由于介观晶体自身的孔道结构,菱面体形的氧化铁介观晶体表现出优良的放电循环性能。5.通过单前驱体法,首次合成出一种形貌新颖的八足状PbS超结构。通过对该超结构生长过程进行仔细地分析,认为这种独特结构的形成是由晶体的热力学和动力学生长共同作用所致。通过改变溶剂的组成可以得到形貌不同的PbS微米结构,这些研究结果有望为可控合成无机纳米材料提供一定的借鉴价值。综上,本文主要研究了使用便捷和环境友好的液相合成法来制备具有特殊物相和形貌的无机纳米材料,证明了以离子液体为反应介质所制备的材料具有新颖的形貌和优异的性能,并且有望为更多无机纳米材料的可控合成提供一些新的思路。