介孔材料凭借其超高的比表面积、非常大的孔容、特殊的孔道结构、精确可控的孔尺寸等本征属性,在能源存储与转换、催化、生物医药、吸附与分离等热点领域有着巨大的应用前景。经过二十多年的研究与发展,硅基介孔材料的合成已经较为成熟,然而,非硅基介孔材料的设计合成依然存在如下挑战:（1）拓展介孔材料的合成体系。与硅基前驱体相比,非硅基前驱体（尤其是金属氯盐和金属醇盐）的水解和缩聚过程是难以控制的。因此,非硅基介孔材料的合成只适用于有机溶剂合成体系;（2）实现介孔材料的晶体结构与孔结构的精确调控;（3）开发低成本、高产量的合成策略,推动介孔材料的工业化。介孔材料的合成需要使用昂贵的表面活性剂或者嵌段共聚物作为模板剂,它们的合成周期长达几天甚至一周的时间,极大地限制了介孔材料的大规模生产和工业化应用。（4）丰富介孔材料家族的成员,开发结构新颖的介孔材料。现有的分子自组装技术和纳米浇铸工艺已经不适用于合成结晶温度超高的、结构复杂的介孔材料,例如钠离子超导体材料、钙钛矿材料、尖晶石材料等。因此,为了满足日益增长的应用需求,需要不断地探索和开发合成结构复杂的介孔材料的新策略。本论文以优化介孔材料的合成为主旨,开创性的使用特定的聚合物作为造孔剂,设计合成了一系列具有超高比表面积和高结晶度的介孔材料,系统的研究了材料的孔结构、比表面积、形貌、结晶度等因素对光催化活性和电化学性能的影响。本论文的第二章,我们利用非表面活性剂阳离子聚合物聚乙烯亚胺或者聚二甲基二烯丙基氯化铵作为造孔剂,金属醇盐作为金属氧化物前驱体,乙酸作为pH调节剂和络合剂,开发了一种简单有效的聚合物导向自组装策略,在纯水体系下合成了一系列具有超高比表面积的介孔金属氧化物材料,包括TiO₂、Al₂O₃、HfO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、ZrO₂、SnO₂。通过改变反应体系中金属氧化物前驱体和聚合物之间的相互作用,可以精确地调控材料的孔结构、晶体结构和形貌。以介孔TiO₂为例,样品的比表面积在226 m² g^-1到733 m² g^-1之间可控。在光催化水裂解析氢实验中,介孔TiO₂表现出卓越的光催化活性,析氢速率高达3.68 mmol h^-1 g^-1。本论文的第三章,我们利用四氯化钛作为金属氧化物前驱体,聚乙烯亚胺作为造孔剂,乙酸和盐酸作为络合剂,去离子水作为溶剂,提出了一种聚合物辅助的协调介导自组装策略合成具有高比表面积的介孔多相复合的TiO₂光催化剂。通过选择合适的酸性介质的种类,能够精确地调控TiO₂同质异形体的晶体结构,实现从单一相（金红石和锐钛矿）到双相复合（金红石/锐钛矿和锐钛矿/板钛矿）以及到三相复合（金红石/锐钛矿/板钛矿）的调变。通过改变酸性介质的用量,可以控制每个相所占的含量（0¹00%）。在光催化水裂解制氢实验中,由于异质结和介观结构的协同作用,三相TiO₂光催化剂展现最佳的光催化活性,超过了商业P25和其它同质异形体。另外,利用固体紫外可见漫反射光谱、莫特肖特基以及价带X射线光电子能谱等技术详细地研究了相结对光催化性能的影响,提出电子和空穴在三相TiO₂光催化剂中的传输路径,对后续的光催化机理的研究提供了一条新的思路。本论文的第四章,我们开发了一种简单的无溶剂自组装策略批量化合成具有大比表面积和高结晶度的介孔材料,包括单组分的介孔材料（SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂）和多组分的介孔材料,例如,掺杂的介孔材料（yNb掺杂的TiO₂）、复合的介孔材料（Nb₂O₅-TiO₂复合物）和多元金属氧化物（TiNb₂O₇）。与传统的基于溶液的自组装方法相比,本工艺不需要任何溶剂并且使用廉价的聚乙烯亚胺作为模板剂替代昂贵的表面活性剂,极大的降低合成成本和能源的消耗以及环境污染。在室温下研磨五分钟即可完成聚合物与无机前驱体之间的自组装,使得我们所开发的方法可以大规模地生产介孔材料,极大的推动了介孔材料的工业化。用该方法合成的介孔材料同时拥有高的结晶性和完好的孔隙率,在众多的领域有着非常大的应用价值。本论文的第五章,我们使用四氢呋喃、乙醇和去离子水作为共溶剂,嵌段共聚物作为结构导向剂,开发了一种简单的聚合物辅助的调幅分解策略合成一系列高度相互连通的等级孔钠离子超导体结构材料,包括Li₃V₂（PO₄）₃、Na₃V₂（PO₄）₃、K₃V₂（PO₄）₃、Na₂TiV（PO₄）₃、Na₄MnV（PO₄）₃。根据溶剂沸点的差异,通过可控的挥发溶剂同时诱导了宏观相分离和介观相分离。X射线计算机断层扫描、扫描电镜和透射电镜等技术证明这些材料由碳包覆的纳米晶组成并且拥有相互连通的介孔—大孔复合结构。合成的等级孔Na₃V₂（PO₄）₃材料作为钠离子电池正极材料时展现了优越的电化学性能。我们相信该方法对具有高结晶温度的、结构复杂的多孔材料的合成有着重要的指导意义。