介孔、大孔材料因其较大的比表面积、规则的结构和形貌和均匀可控的孔径在吸附分离、催化、电化学、生物医药、光学以及电子器件等领域具有潜在的应用前景而受到化学和材料界广泛的关注。在近二十多年的发展中,人们报道了各种结构和形貌的多孔材料,合成和开发具有新的结构和形貌的介孔、大孔材料一直是研究的热点,而新材料合成的关键在于新的模板剂的设计和合成。嵌段共聚物由于自身嵌段之间具有不同物理和化学性质,在本体或溶液中有着丰富的相行为。因通过其自组装可以得到丰富的介观结构,因此嵌段共聚物被广泛地应用于合成无机界观结构材料。通过理性设计嵌段共聚物有望得到孔径可调得目标结构介孔、大孔材料。Bola型两亲性表面活性剂由于其本身具有两端为亲水中间部分为疏水的结构特点使得其在气液的界面和水中具有耐高温和化学稳定性等特性,为研究分子自组装和开发功能性材料提供新的方法和思路。本论文通过设计合成新型的模板剂合成了新型介孔、大孔材料。首先,通过两亲性ABC共聚物在良溶剂和不良溶剂中自组装合成出新型大孔二氧化硅光子晶体结构,并对其形成机理进行了研究。其次,通过共聚物中亲水基团与共结构导向剂的作用合成出氨基功能化的大孔径介孔材料,并通过设计合成不同结构共聚物得到了形貌和结构不同的大孔径介孔二氧化硅材料。最后,利用新型bola型表面活性剂自组装合成出蚯蚓状的层状介孔二氧化硅纳米管,经过镁热还原转化为介孔硅纳米纤维,并研究了其锂离子电池的负极材料性能。第一章,对相关文献和研究背景做了综述,提出了研究课题的意义和研究策略。第二章,微相模板法合成大孔二氧化硅光子晶体。在四氢呋喃和水的混合溶剂中,利用两亲性的ABC型疏水-疏水-亲水顺序排列的三嵌段共聚物(Pt BA-b-PS-b-PEO,ASO)的和硅源的自组装合成出具有错位骨架double diamond结构的大孔二氧化硅材料。该大孔二氧化硅材料具有由两套中空的double diamond骨架沿<001>方向位移0.25c而相互粘附在一起所形成的四方形的晶格(空间群为I41/amd)结构。这种结构在可见光波长紫色到蓝色范围内具有结构色。计算结果表明这种新的结构具有完整的光子晶体带隙。这种大孔的结构是由溶剂参与的核壳型多连续微相模板形成,其中四氢呋喃和水分别增大了疏水部分和亲水部分的微相尺寸。第三章,ABC三嵌段共聚物组装介孔、大孔二氧化硅材料及其相转变机理研究。根据嵌段共聚物自组装体系随着体积分数的增大,从球形堆积的立方相到六方柱状相到双连续相、层状相再到反向双连续相的相变规律;以及在亲水段的体积分数基本相同的情况下,随着由Flory-Huggins相互作用参数χ和总的聚合度N决定的组合参数χN的增大从球形堆积的立方相到六方柱状相和双连续相,再到层状相的转变规律,为了研究ASO结构导向机理,本章设计合成了几种具有不同聚合度的ASO三嵌段共聚物。疏水段的体积分数随着A和S嵌段聚合度的增大而增大,所组装得到的二氧化硅材料的结构由球形堆积的面心立方结构到二维六方再转变为反向double diamond结构。具有高疏水基团体积分数和高的χN值的ASO形成了反向double-diamond相。第四章,嵌段共聚物共结构导向法合成大孔径介孔二氧化硅。本章中,设计合成了含有PAA的嵌段共聚物PS-PAA,通过共结构导向法合成出有机基团功能化介孔材料。PS-PAA溶于良溶剂中,当加入不良溶剂水的时候发生相分离,良溶剂主要存在于疏水的PS形成一个比较大的腔体,水主要存在于亲水的PAA相中,形成一个疏水部分PS为核,亲水部分PAA为壳的核壳结构。当加入共结构导向剂APS和硅源TEOS之后,聚丙烯酸的羧酸根和APS的氨基通过静电作用相互结合,APS的烷氧基硅烷链和TEOS共缩聚形成二氧化硅骨架,通过离子交换的方法萃取嵌段聚合物可以得到氨基功能化的大孔径介孔材料。PAA和APS之间的相互作用使得氨基均匀的分布在介孔的表面。第五章,刚性bola型表面活性剂合成介孔二氧化硅纤维及其在锂离子电池负极材料中的应用。刚性bola型两亲性表面活性剂因中间的苯环刚性疏水部分和两端羧酸亲水部分,在水溶液中很容易形成层状排列的胶束。当加入共结构导向剂APS之后,形成蚯蚓状的中部为层状结构的二氧化硅纳米管。高温煅烧除去表面活性剂之后得到纯的层状二氧化硅纳米管。层状的二氧化硅纳米管经过镁热还原反应之后形成由硅纳米颗粒堆积形成的硅纳米纤维。通过化学气相沉积的方法将介孔硅纳米纤维中小的硅纳米颗粒包覆一层碳,将其作为锂离子电池负极材料,结果表明该材料具有良好的电化学稳定性,0.2C循环100圈比容量为1141 m Ah g-1。