本论文包含两个方面的研究：1、微孔锗酸盐开放骨架化合物及其溶剂热合成体系的相图；2、过渡金属氧化物纳米结构的合成及其应用性能。　　 各类新型微孔无机骨架材料成为当前多孔材料研究的热点之一。其中锗酸盐开放骨架化合物因其独特的结构化学以及在工业领域潜在的应用价值，引起了广泛的关注。美国亚利桑那州立大学(ASU)的OKeeffe研究小组发展了两个锗酸盐ASU-21和ASU-22的初始合成方案：基于1，6-己二胺(DAH)为结构导向剂的溶剂热体系。但是因为得不到高品质的单晶用于衍射分析，它们的结构一直没有得到解决。本论文通过深入考察各个溶剂热反应参数对产物的影响，对初始合成方案进行系统的优化，得到两个产物的高品质单晶，解决了它们的结构。ASU-21由Ge10簇构筑而成，其骨架中包含六方排列的刚性直筒形孔道，这一结构特征揭示出一种硬球堆积模型的生长机制，类似于介孔材料合成中观察到的情况。层状锗酸盐ASU-22由4-联Ge7簇缩合而成，每个单层中Ge7簇以二维Kagome(3，6，3，6)拓扑方式连接。基于Ge7簇单元灵活多变的配位和链接模式，可以预测更多由Ge7簇构筑的锗酸盐骨架；值得注意的是一系列规则的4-联拓扑层，它们极可能在化学上是可行的，因为其中包含Ge7簇的配位几何和键合参数都与ASU-22中非常接近。　　 在合成优化中，我们发现了这个溶剂热体系中的第三种产物SU-64。不同参数下大量的合成试验揭示，溶剂热前体中HF酸的浓度是决定产物选择性晶化的关键因素。由此我们得到第一个开放骨架锗酸盐体系的产物分布相图。进一步分析各个反应物在溶剂热反应中的作用，首次提出“晶化环境”模型来理解不同产物选择性晶化的内在机制：即除Ge02之外所有其他反应物充分混合得到的前体溶胶构成的母液环境是决定特定产物选择性晶化的关键因素。这一模型可以清晰而理性的解释合成试验中观察到的所有现象和结果。本论文采取的研究方法和晶化环境模型都可以扩展到此类溶剂热晶化体系，并为未来相关领域的合成探索提供有价值的指导。　　 论文的另一个部分是过渡金属氧化物纳米结构材料的合成与应用性能研究。通过简单的溶液途径合成三种具有独特微观形貌的Co304纳米材料：超细纳米粒子、纳米立方体和具有分级结构的纳米-微米花球。基于XRD、SEM、FE-SEM、TEM表征和N2吸附测试，讨论了相应纳米结构的生成机理。通过循环伏安(CV)、电化学阻扰谱(EIS)和恒电流充放电等测试，评估了三种Co304纳米结构作为锂离子电池电极反应物的电化学性能。其中纳米-微米分级花球表现出最为优异的电化学储锂性能，即超高的放电容量和优异的循环容量保持能力的完美结合。比较这三种纳米结构的电化学性能揭示出清晰的“纳米结构效应”，即Co304粒子的纳米尺寸、不同的微观形貌及结晶度等对其电化学性能发生影响的内在机制。期望本研究中观察到的结果能够合理的扩展到其他过渡金属氧化物，为制造实用可靠的可转化金属氧化物电极材料提供有价值的参考。此外，本论文还合成了具有独特多孔结构的锰氧化物微球。通过β-环糊精辅助的水热碳化方法首先合成得到MnC03-碳质复合微球，然后在不同的温度和气氛条件下对前体微球进行灼烧处理，得到具有独特结构的锰氧化物微球。期望这些微球材料在催化、化学传感器、能源储存与转化等领域获得重要的应用。