纳米ZrO₂具有许多独特的性能,是一种应用极为广泛的无机材料。其特殊性能不仅由本身的化学组成决定,而且受结构、尺寸、形貌的影响。目前,利用有机模板或者晶体生长调控剂,控制晶体的成核、生长、组装已被广泛地应用于仿生合成大量具有特殊形貌的无机材料。本文在有机模板调控下合成多种特殊形貌的氧化锆,对晶体可能的形成机理进行了初步探讨,并对不同形貌ZrO₂晶体的光学性能进行了初步研究。主要内容如下:1.研究了在有机小分子丙酮和乙醚体系中,花状和花生状纳米结构氧化锆的形貌控制合成。结果显示,改变丙酮和乙醚的浓度能够对氧化锆的形貌和晶形进行有效地调控。2.以有机大分子PEG200为模板,制备了树枝状的纳米结构氧化锆。结果表明PEG200能够显著的影响沉淀的形成以及颗粒的最终形貌。PEG200具有双重作用,一方面通过电荷匹配作用吸引Zr⁴⁺与之配位提供成核位点,另一方面又起到增加空间位阻的作用,避免颗粒间产生硬团聚。3.以葡萄糖、蔗糖、糊精和可溶性淀粉为模板制备了形貌相似的梭状纳米氧化锆。酸性条件下,蔗糖、糊精和可溶性淀粉水解均生成葡萄糖。因此,蔗糖、糊精和可溶性淀粉的模板作用机制与葡萄糖作用机制相似。4.以色氨酸和对羟基苯甘氨酸为模板仿生合成了棒状和立方块状的纳米结构氧化锆。氨基酸分子结构中的官能团在合成过程中发挥了至关重要的作用。另外,以酵母菌为模板,制备了枣核状的纳米结构氧化锆。5.对上述各种形貌氧化锆的光谱性质研究表明,与常规ZrO₂材料相比,特殊形貌纳米氧化锆的荧光强度远远强于常规材料氧化锆的荧光强度;不同形貌氧化锆的发射峰具有不同的强度;随着煅烧温度升高,荧光强度明显增强。