本论文的主要工作是,合成了两种含氮的多齿杂环插层剂,控制一定的条件,与某些具有层状结构的过渡金属氧化物通过柱撑插层复合而得到一系列层状金属氧化物插层复合物纳米结构材料,进而开展了该类材料的形貌控制、催化及电化学等性质研究。利用V₂O₅、MnO₂与含氮插层剂2,3-二氨基吩嗪及2-（4-氨基-苯基）-咪唑并[5,4-b]-吩嗪通过插层得到了一系列复合物纳米结构材料。通过红外吸收光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、紫外吸收光谱（UV-vis）、核磁共振（NMR）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（Thermogravimetric analyzer,TG）、差热分析（Differential thermal analyzer,DTA）和拉曼散射光谱（Raman）等多种表征手段,对该系列材料的结构、形貌等特性进行分析。发现通过改变制备方法、插层剂及超声时间等,可以得到多种特殊形貌的插层复合物纳米结构材料,有螺旋结构、层状结构等。对该类复合物纳米结构材料特殊形貌的形成机理进行了探讨,结果发现螺旋纳米结构的形成机理可能为超声促进成旋机理。通过有机配体调制法制备出了V₂O₅纳米带,并进行了FT-IR、XRD、Raman、TEM和SEM等表征。结果表明,所得到的纳米带具有类似于V₂O₅的结构,并且其长度可达数十个微米,宽度约为60～100nm。这种制备高质量纳米带的方法简单,方便且快速。以插层复合物及V₂O₅纳米带为工作电极研究其电化学性能,结果发现得到的复合物具有良好的电化学循环伏安特性,放电容量明显高于V₂O₅的放电比容量。以所制得的钒、锰复合物纳米结构材料作为前驱体,通过高温焙烧去除有机插层剂后,得到了具有特定结构的钒、锰氧化物。用差示扫描量热分析（DSC）研究了所得金属氧化物纳米粒子对推进剂主要成分高氯酸铵（AP）的热催化性能,实现了不同程度的催化效果。