具有特殊尺寸、特殊结构的无机纳米材料不仅具有纳米结构单元特有的一些性质,还可能具有由这些基本单元组合在一起后形成的协同效应,使得它们在能源存储与转化和处理环境污染问题方面有着广泛的应用前景和重要的使用价值,所以近年来人们一直致力于无机纳米材料的结构构筑工程。但目前,由于现有的无机纳米材料的合成方法的可控性较差,且缺少对材料的形成机理的解释以及材料的结构与其性能之间的联系,严重影响了无机纳米材料在能源存储与转化和处理环境污染方面的应用。本论文采用自组装法设计了合适的合成方案,实现了对几种多维无机纳米材料的可控合成,并且结合材料本身的性能和针对目前严重的能源短缺问题和环境污染问题,将其用于新型储能装置超级电容器或光催化降解高色度、难降解的有机废水污染物RhB的应用中。还对材料的结构与性能之间的相关性以及材料的形成机理做了初步的探讨。本课题的主要研究内容如下:1、采用自组装法中的自下而上法,利用表面活性剂分子在自组装过程中形成的反层状胶束作为无机前驱体的生长模板,于同一个反应体系中制备出了皆为2D结构的NiO和NiCo2O4材料,并通过XRD、FESEM、TEM、HRTEM、氮气吸附脱附曲线和电化学性能检测等,对样品的物相、结构、及电化学性能进行了测试和分析。通过FESEM和TEM分析的结果我们发现,NiO和NiCo2O4皆为均一的2D纳米片,其纳米片的平均长度和厚度分别为(0.24μm,9 nm)和(1~6μm,28 nm)。电化学性能测试结果表明,当电流密度为1 A/g时,NiO和NiCo2O4纳米片的比电容最大,分别为405和876 F/g。经过1000次循环后,Ni O和NiCo2O4纳米片分别保留了首次放电容量的88%和86.5%,这说明两种材料都具有良好的电化学性能和循环稳定性。2、利用表面活性剂分子在自组装过程中形成的反层状胶束作为TiO2前驱体盐的生长模板,并改变钛源的加入量,制备出了三种两相共存的TiO2。通过XRD、拉曼、FESEM,TEM、XPS、氮气吸附脱附曲线、PL、DRS及光催化性能实验对产物进行了表征。结果表明,三种材料都是由锐钛矿相和TiO2(B)相组成的双相TiO2,两相共存于TiO2可以有效地抑制光生电子空穴的复合,从而使材料表现出优异的光催化性能。此外,随着钛源量的增加,三种产物的微观结构从分散的2D纳米片慢慢变为由2D纳米片组成的3D球状聚集体,而且产物中锐钛矿相的相对比例及其比表面积也逐渐变大,这有助于提高材料对有机污染物RhB的吸附性能和光降解性能。在经过16分钟的紫外光照射后,溶液中的RhB被完全降解。在三种产物中,2.5-TiO2样品表现出最优的光降解性能。与此同时,循环性能的测试结果表明,2.5-TiO2样品还具有良好的循环稳定性和低的性能损失(8%)。3、通过将水热反应中的自组装过程和煅烧处理结合起来成功制备出了高纯度的一维Bi2GeO5纳米棒,并通过XRD、FESEM、TEM和TG等测试手段对其物相、形貌和光学性质进行了表征。另外,还通过光催化降解罗丹明B(RhB)实验测试了其光催化性能。结果表明,制得的产物Bi2GeO5纯度高,且具有均一的棒状形貌和良好稳定的光催化活性。随着Bi2GeO5光催化剂用量的增加,其催化降解RhB的效果先显著提高随后又降低,当Bi2GeO5的质量浓度为1.5 g/L、光照时间为150 min时其光降解率最高,达90.4%,优于文献报道的具有类似结构的材料的性能。