红外吸波材料的研究与开发对现代隐身技术的发展和人民生活中的红外防护、保暖等方面均具有重要意义。而近期研究表明，纳米金属氧化物对红外电磁波的吸收体现出吸收峰强度高、频带宽且吸收峰随材料的晶型结构和粒径有不同程度的蓝移和红移的特点。本论文对纳米TiO<,2>、纳米ZnO、纳米Al<,2>O<,3>及纳米MgO四种纳米金属氧化物材料的红外光谱各有侧重地进行了实验及DFT(Density FunctionalTheory)研究。 本论文实验工作的第一部分是对纳米TiO<,2>、纳米ZnO及纳米MgO进行的一系列实验研究。实验发现，纳米TiO<,2>的红外吸收峰要比常规TiO<,2>的吸收峰宽化，且精细结构减少甚至消失；锐钛矿型TiO<,2>的红外吸收能力要比金红石型的强；所测试的纳米TiO<,2>样品中，以粒径在25 nm左右的样品红外吸收能力最强。纳米ZnO的红外光谱只出现一个红外特征振动吸收峰，且发生蓝移。纳米MgO的红外特征吸收峰分裂为中心在416 cm<-1>处的主吸收峰同507 cm<-1>处的肩峰，这应该是红移和蓝移因素共同作用的结果。在此基础上，对部分XO型和X<,2>O<,3>型纳米金属氧化物的红外光谱分别进行类比研究，确认了晶型是影响纳米金属氧化物红外光谱变化的重要因素，相同晶型的金属氧化物往往具有类同的红外光谱特征，其对应的纳米金属氧化物的红外光谱变化规律也类同。 本论文实验工作的另一部分是对用硫酸铝铵热解法制备得到的纳米Al<,2>O<,3>进行的详细的实验研究。首先利用工业上广泛使用的硫酸铝铵热解法制备得到了不同晶型和粒度的纳米Al<,2>O<,3>，然后利用XRD、TEM及IR对各样品进行了表征。XRLD表明，制得的纳米Al<,2>O<,3>粉末粒径分别为5.9 nm，6.1 nm，6．6 nm，9.8 nm，10.5 nm和54.7 nm。900℃时保温2h可得到纯γ-Al<,2>O<,3>，加热至1200℃发生相转变，生成α-Al<,2>O<,3>，且中间不经过任何亚稳相。TEM结果表明，制得的纳米Al<,2>O<,3>粉末颗粒均为球形，且分散性较好。IR测试结果分析表明在1000～400 cm<-1>波数范围内纳米Al<,2>O<,3>的红外光谱较之常规Al<,2>O<,3>出现了蓝移和宽化现象，这说明较之常规Al<,2>O<,3>，纳米Al<,2>O<,3>的红外电磁波吸收能力得到增强，这为制备宽频带红外电磁波吸收材料提供了依据。文中还进一步对纳米Al<,2>O<,3>出现反常红外吸收特性的原因及机理进行了详细的分析讨论。通过比较不同晶型的纳米Al<,2>O<,3>的红外光谱发现不同晶型的Al<,2>O<,3>的红外光谱具有不同的特征，因此，红外光谱可作为定性判定其是否发生相变的一种辅助手段。一系列实验现象表明，纳米金属氧化物红外光谱的频移现象似乎存在一些矛盾的结果，为深入探讨其红外光谱的变化规律，选取典型的金属氧化物MgO作为研究对象进行DFT模拟计算。利用CASTEP中GGA和LDA近似下的MD方法对八组晶格常数下MgO的能带结构和红外光谱进行模拟计算，分别是a=0.42020 nm，0.42025 nm，0.42045 nm，0.42071 nm，0.42095 nm，0.42112 nm，0.42124 nm，0.42140nm。能带结构的计算表明，LDA计算结果的偏差是GGA的2～3倍，这说明对MgO而言，能带结构的计算仍以GGA占优。红外光谱的计算结果则表明，对纳米MgO而言，存在着一些特征晶格常数(a=0.42112 nm，a=0.42071 nm，a=0.42045nm等等)及特征晶粒度，红外光谱发生明显频移的点总是出现在特征晶格常数处，且特征晶格常数均处于随着晶粒度减小晶格常数发生陡变的区域范围内，其对应的晶粒度范围为70～110 nm(特征晶粒度范围)。其谱峰的频移并不是单调变化的，而是在一定的晶格常数范围内发生红移，一定的晶格常数范围内发生蓝移，具体的实验研究中之所以得到不同的频移结果就是因为所制备得到的样品处于不同的晶格常数范围内。能隙值的变化同红外光谱的变化之间存在着一定的关系。此外，我们还认为纳米MgO振动模式的简并和分裂是影响其吸收峰宽化或是窄化的一个因素。 为保证全文实验工作的顺利开展，对德国SPECORD 75型红外光谱仪进行了升级改造。为其配备数据采集卡并自行编制了配套的软件，实现了实验曲线的实时监测和实验数据的实时采集，克服了光谱仪原有的缺点，并使之达到了现代光谱仪的测试水平。这也为旧式仪器的更新利用提出了新的思路。同时，对红外光谱实验研究中的固体制样方法进行改进，提出了改进的“薄膜法”。通过测试非纳米及针状纳米碳酸钙的红外光谱，检验了其准确性和有效性。实践证明，该方法很好地满足了实验的要求，提高了工作效率。这为全文实验工作的开展奠定了良好的基础。