金属磷酸盐骨架材料在催化、吸附、分离等领域应用广泛，具有新颖结构的无机多孔材料的设计、合成及环境友好合成路线的开发是材料科学和化学工程的重要课题之一。溶剂和模板剂是无机多孔材料合成化学的两个重要因素，选择和设计新型反应介质、深入理解模板剂在不同介质中的模板效应对于定向合成和设计新型无机多孔材料非常关键。　　 和传统的溶剂热合成相比，离子热合成新方法(以离子液体作为溶剂和模板剂)在新型磷酸铝的制备中表现出独特的优势，而且极低的蒸汽压使反应可以在常压下进行，促进了绿色化学过程的应用。离子型低共熔混合物作为新型的类“离子液体”，种类丰富且性能易调控，可望代替昂贵的传统离子液体用于离子热合成，为无机多孔材料的合成提供更为广阔的选择空间。然而，现有的相关研究主要集中于咪唑基离子液体，对于种类丰富的离子型低共熔混合物尚未深入、系统地研究，特别是此类离子液体的溶剂效应及其自身组分的模板作用机制尚不清楚，而恰恰二者是合成和设计新型无机多孔材料的关键问题。　　 论文采用离子热合成新方法，选择和设计了系列低共熔混合物作为反应介质和模板剂，探索了新型磷酸盐骨架的离子热合成，深入研究了此类“离子液体”的溶剂效应及自身组分的模板作用机制，合成出系列具有新型结构的磷酸盐骨架材料，并对它们的应用性能进行了初步的研究。同时，研究了刚性氮杂环化合物对磷酸锆骨架的模板作用及自身功能的“传递”作用，定向合成了具有类似功能特性的新型磷酸锆化合物，运用全新的技术手段-电荷翻转算法(charge flipping algorithm)对粉末样品进行了结构解析。主要研究结果包括：　　 1.选择和设计了一系列的脲基衍生物(尿素、1,3-二甲基脲、1,3-二乙基脲和咪唑酮)和季铵盐进行复配，它们形成的类“离子液体”具有溶剂和模板剂供给的功能。离子热反应中，脲类组分对应的热分解产物(NH4+、甲胺、乙胺、乙二胺)具有强的模板效应，对最终MePO(Me=Zr、Zn、Al)结构具有决定性作用，而季铵盐组分的变化对最终产物没有影响；热分解产物通过设计脲类组分可以进行控制释放，而且原位分解产物具有缓慢释放的特点，有利于新型磷酸盐骨架及大单晶体的生成；发现引入少量钠离子和分解出的有机胺具有共模板作用，通过Na+和甲胺离子的共模板作用合成了首例具有JBW骨架的磷酸锌分子，而且Na+的存在明显地提高了骨架的热稳定性。　　 2.羧酸和季铵盐复配形成的类“离子液体”，有效地避免了脲类化合物热分解而引入的额外模板剂，消除了“副产物”和季铵阳离子的模板竞争。通过变换季铵盐和草酸进行复配组合，合成出多种以季铵阳离子为模板的新型磷酸锆化合物，季铵盐组分决定了最终产物的骨架结构，但是，发现随着季铵盐烷基链的增长，季铵阳离子的模板作用逐渐消失，产物仅为层状α-ZrP化合物。对离子热合成的几种磷酸锆进行催化性能评价，和链状、层状的磷酸锆相比，发现以TMA+阳离子为模板的微孔磷酸锆，在环己烷的氧化反应中表现出高的催化活性(环己烷转化率达32[％])，且对环己酮的选择性高达83[％]。此外，值的注意的是酸性较强的酸/季铵盐离子液体不适合磷酸铝和磷酸锌骨架的生成，最终产物分别为致密的鳞石英相和水合磷酸锌化合物，季铵盐组分的模板作用在此体系中没有发挥出来。　　 3.草酸和四丙基溴化铵(TPABr)形成的类“离子液体”表现出独特的溶剂效应，体系中引入少量的三乙醇胺(TEA)后，TEA在离子热反应过程中原位转化成三乙烯二胺(DABCO)，合成出一种无机层为“阶梯”型的新型磷酸锌化合物[N2C6H12]2[Zn7H3(HPO4-x)5(PO4)3]?H2O，原位生成的DABCO在离子热反应中起到模板作用，这是首例报道的具有10-元环孔道垂直于无机层的磷酸锌骨架。磷酸胍(作为胍源和磷源)在草酸/TPABr体系和水热体系中表现出完全不同的反应结果，分别得到两种不同的磷酸锌骨架，也进一步证实了草酸/TPABr类“离子液体”的溶剂效应。　　 4.醇类化合物和季铵盐形成类“离子液体”用于离子热合成，通过调控季铵盐的结构合成了五种磷酸铝微孔化合物。该类离子液体不会热分解出额外的模板剂，同时具有适当的酸碱性，也无需加入有机胺来调节体系的酸碱性，消除了外来有机胺和季铵阳离子的模板竞争，从而季铵盐组分在低共熔混合物体系中的模板作用得到了控制和实现。　　 5.发现功能性的氮杂环化合物不仅可以作为模板剂诱导新型磷酸锆骨架的生成，而且自身的功能特性可以“传递”到的目标产物中，通过预先设计具有某种特性的氮杂环化合物可以定向合成功能性磷酸锆材料。以氮杂环化合物-喹啉荧光探针分子作为模板剂，水热合成了2种全新的磷酸锆骨架|(C9H8N)4(H2O)4|[Zr8P12O40(OH)8F8]和|(C9H8N)2|[Zr2P2O6(OH)4F4]，其中后者是首例报道的具有等P/Zr比的一维链状的磷酸锆骨架，作为客体分子的喹啉模板剂赋予了合成产物的光致发光性能。　　 6.运用全新的技术手段-电荷翻转算法成功地对磷酸锆粉末样品进行了结构解析，解决了非单晶样品难以结构解析的难题，无法获得单晶体的物质可以借鉴此方法得到其准确的结构信息。