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近三十年来,介孔材料因其可调控的孔径、极大的比表面积和均匀的孔隙等结构特点在吸附分离、催化反应、低介电材料等方面有着极其广阔的应用前景。在制备方面,采用不同的模板剂和合成方案可以合成一系列孔结构和孔径不同的介孔材料。在表征方面,常见的用以表征多孔材料孔结构的方法主要有小角X射线散射（SAXS）、气体吸附/脱附和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）。这三种方法各有利弊,相互补充,但提供的孔结构的信息不够完善。因此探索更多的表征方法来得到更全面的孔结构信息,以研究孔结构与性能之间的关系仍然是有待深入研究的重要课题。正电子湮没谱学是研究孔结构的一种非常灵敏的方法,正电子学界对于电子偶素尤其是o-Ps的寿命与孔洞半径R之间的关系提出了大量的半经验公式。本论文中我们合成了几种典型的介孔材料,利用正电子这一无损探针,结合小角X射线散射（SAXS）、高分辨透射电镜（HRTEM）和N2吸附/脱附等一系列测试手段研究了这些介孔材料的孔结构,并研究了孔结构对材料介电性能、光催化降解和热电性能的影响。结合不同的表征方法,进一步探讨了如何用正电子湮没技术准确表征各种孔结构。本文首先以嵌段共聚物P123为结构导向剂,正硅酸四乙酯为硅源,合成了介孔二氧化硅SBA-15。通过添加不同比例的扩孔剂1,3,5-三甲苯（TMB）来调节孔结构。小角度X射线散射（SAXS）和高分辨透射电镜（HRTEM）测试结果表明,随着TMB/P123比值的增加,孔道形态发生了三个阶段的变化。在第一阶段（TMB/P123<0.2）,孔隙类型为典型的圆柱形孔。当TMB/P123的比值在0.20.5范围时,孔型为弯曲圆柱体。在最后阶段,当TMB/P123比值大于0.5时,有序介孔二氧化硅转变为介孔二氧化硅泡沫,呈囊泡状结构。TMB/P123的比值由0增大到2时,由N2吸附脱附测得的平均孔径从6.5 nm增加到17.2 nm。正电子湮没寿命测量表明,τ3和τ4两种长寿命成分分别是o-Ps在微孔和介孔中的湮没。并且我们发现,SBA-15中存在微孔和介孔两种类型的孔,其中介孔为开孔,微孔为闭孔。随着TMB比例的增加,微孔的数量和大小几乎没有变化,但随着TMB/P123比值的增大,介孔尺寸逐渐增大。对于介孔,当孔型为圆柱形和孔径小于12 nm的弯曲圆柱形时,通过o-Ps寿命得到的孔径与N2吸附/脱附测量结果一致。当孔径继续增大,孔型转变为囊泡状时,由o-Ps寿命得到的孔径小于N2吸附/脱附的结果。随后以嵌段共聚物P123为表面活性剂,正硅酸四乙酯为硅源,合成有序介孔二氧化硅KIT-6。SAXS和HRTEM表明,在30℃-120℃下合成的KIT-6的孔结构具有三维立方Ia3d对称性。当合成温度升高到180℃时,孔的有序性变差。经N2吸附/脱附测试表明,随着合成温度从30℃提高到180℃,孔径从3.8nm增加到18.5 nm。随着介孔尺寸的增大,孔壁厚度呈不断减小的趋势。对合成的KIT-6进行正电子湮没寿命的测量,根据o-Ps的寿命值,用Goworeck的圆柱形模型可以得到介孔的孔径,并且随着合成温度的升高,孔径不断增大,与N2吸附/脱附的结果相一致。由于壁厚的减小,壁内的微孔数随之减少。此外,我们发现第二寿命分量τ2也可以用于表征孔径,随着合成温度的升高,第二寿命分量τ2与τ4的变化趋势是一致的。KIT-6的介电常数随合成温度的升高而降低,并将KIT-6的介电常数与正电子寿命测量得到的相对孔隙体积进行了比较,表明孔隙率在低介电常数材料中有着重要的作用。以介孔二氧化硅SBA-15为硬模板,钛酸四丁酯为钛源,通过纳米浇筑法制备出了高度有序的介孔二氧化钛。由SAXS、WAXRD、HRTEM和N2吸附脱附等测试可知,介孔二氧化钛具有与SBA-15反相的孔结构,其孔径为4.5 nm,比表面积高达116 m2/g,并且其孔壁高度晶化,为锐钛矿和金红石的混合相。用正电子湮没寿命表征介孔二氧化钛,结果中的长寿命成分τ4为57 ns,但其对应的强度仅有0.9%。这是由于介孔二氧化钛具有一定的导电性,对o-Ps的生成和湮没具有禁止和猝灭效应,这使得用o-Ps寿命所得到的孔径和相对数目均小于实际值。最后对二氧化钛的光催化性能进行了表征,制得的介孔二氧化钛的吸附性能和光催化性能优于商业化的P25和TiO2纳米晶。这可能是其有序的孔结构、较高的比表面积和高度晶化的孔壁共同作用的结果。最后研究了有序介孔碳（CMK-3）的孔结构与热电性能的关系。以SBA-15为硬模板,蔗糖为碳源,采用纳米浇筑法制备了CMK-3。并将所制备的CMK-3用不同的SPS温度烧结处理。通过SAXS、HRTEM、N2吸附脱附和PALS等表征可知,未烧结的CMK-3具有高度有序的孔结构,比表面积高达1225 m2/g,最可几孔径为4 nm。随着烧结温度升高,CMK-3的孔隙率下降。烧结温度的升高使CMK-3致密化。随着烧结温度的升高,载流子浓度增加,导致电导率上升而塞贝克系数下降。低温烧结的CMK-3的热导率低于高温烧结的样品。这可能是由于低温烧结使CMK-3保留了更多的孔隙,从而导致更多的声子被散射,降低了样品的晶格热导率。我们的结果表明在材料中构造孔洞是降低晶格热导率的有效途径。CMK-3的最大ZT值为4.56×10-4,优于一般的有机导电聚合物。并且其热稳定性高于有机材料,有望成为一种新型的热电材料。