纳米结构在物理和化学行为方面填补了原子与其宏观体结构之间的空白。二十一世纪人们期待着以各种尺度和形貌的纳米材料为结构单元,进一步构筑其它的有序复合和组装,以便强化材料的光、电、磁等各种性能,并实现材料间各种性能的集成。低维纳米材料,包括半导体纳米晶(量子点)以及一维纳米结构,已广泛引起人们的研究兴趣。低维纳米材料的合成和应用以及有序化阵列是近年来科学研究的热点。本论文旨在发展新型低维纳米材料及其阵列结构的合成方法及分析应用。本论文的主要研究内容如下： 介绍了有关纳米材料的基本理论和独特性质,目前低维纳米材料的合成方法以及其在科学领域的应用。 直接混合两种互不相容体系的溶液,由于在短时间内生成大量的过饱和溶液而快速结晶,通常难以控制晶体结构的生长。然而,我们在室温、常压、非除氧的条件下,利用生物小分子L-cysteine和Pb(OAc)2二元水溶液一步法快速反应,自组装生成L-cysteine-Pb的纳米线阵列结构。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征了L-cysteine-Pb纳米线阵列的形貌；由X-射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)提供了结构信息；利用光学显微镜、原子吸收光谱(AAS)、TEM验证了我们推测的形成机理。同时,该阵列结构的形貌可以通过二元体系的反应物浓度、反应物摩尔比、以及加入表面活性剂的量来控制。所生成的L-cysteine-Pb的纳米线阵列在无需另外加入S或Pb源的常规水热条件下可以转换为各种漂亮的球形、花状的半导体PbS结构。 介孔纳米线结合了介孔结构与一维纳米材料的优势成为一种独特的功能材料。我们提出了一种简易、高效、环境友好地合成了形貌可控的半导体PbS介孔纳米线阵列结构的新方法。生物小分子L-cysteine在合成中起到三功能作用：前驱物L-cysteine-Pb生成过程起结构导向剂作用；作为PbS的硫源；在前驱物加热分解生成产物过程中起致孔剂作用。采用SEM、TEM、HRTEM、能量散射X-射线光谱(EDX)、XRD、以及氮气吸附脱附等技术对该结构进行了表征。PbS介孔纳米线阵列结构的拉曼光谱显示了其对激光的敏感性。 由于微波和超声波具有不同的辐照机理,因而辅助物理和化学反应产生不同的效果。将这两种技术相结合,以探索更加优越高效的物理、化学反应辅助工具不仅具有理论意义而且具有实用价值。我们以Pb(OH)Br为例,将微波-超声波复合辐照技术结合离子液体应用于一维微/纳米材料的合成。采用(50W-50W)的微波-超声波复合辐照可以将常规加热24小时的反应缩短至10分钟内完成,而产率由23.0％提高至45.0％。同时也将直径30μm,长2～3mm的产物变为直径80～800 nm,长100μm。增加微波一超声波复合辐照功率(250 W-50 W),可将反应时间缩短至80秒,产率达到48.2％。低挥发性的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑的溴盐代替传统一维纳米材料合成作为软模板的表面活性剂,同时它又是良好的微波吸收剂,而且它还是产物Pb(OH)Br的溴源。离子液体在本实验中的多功能作用简化了反应体系。水溶液条件下合成聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米球包覆CdTe量子点。通过控制反应回流时间即可在539～606 nm范围内调节产物的光谱性质。仅仅需要回流10分钟,其量子产率在无需后续处理的情况下即可达到47.4％。TEM和HRTEM研究显示,该产物的微观结构是直径20 nm的PVP纳米球包覆直径3 nm的CdTe量子点。同时,发展了采用PVP纳米球包覆的CdTe量子点作为荧光探针检测Ag+的荧光分析法。在优化条件下,体系猝灭的荧光强度与17.5μmol L-1范围内Ag+浓度的增加成线性关系。检测限为0.28μmol L-1。PVP包覆的CdTe量子点成功地应用于人胚肾细胞成像,表明它是一种良好的荧光标记物。 发展了一种条件温和的室温水相法制备光谱可调、高稳定性的水溶性CdTe/CdS核/壳结构量子点。向新鲜制备的CdTe量子点溶液中加入硫源继续反应即可生成CdS壳层。通过控制硫源的浓度即可控制CdS壳层厚度,从而实现调节光谱性质和增强稳定性。采用TEM、HRTEM、XRD、荧光光谱以及紫外-可见光谱对所合成的CdTe/CdS核/壳结构纳米粒子进行了表征。