1、分級納米結構的孔隙率高、比表面積大、不易自聚，不僅能有效提高材料的性能，而且還能賦予新的物理化學性能;另外，異質分級納米結構還可以實現(xiàn)電荷的定向遷移。這使得它們在光催化、太陽能電池、鋰電池、超級電容器等能源和環(huán)境相關領域里有重要的應用前景。本學位論文針對前驅物易水解的高熔點氧化物分級納米結構的制備與異質分級納米結構的制備技術面臨的挑戰(zhàn)，開發(fā)簡易、有效的液相制備新技術，制備了Ta2O5、Nb3O7F分級納米結構，Ta3N5/Ta2O5、A

2、g3PO4/α-Fe2O3異質分級納米結構;詳細研究了其生長機理及其對相關光催化活性的影響規(guī)律。論文取得的主要研究結果如下:
　　 利用金屬鉭粉的化學惰性與中間產物H2TaF7易水解特性，通過HF對金屬鉭粉的緩慢刻蝕控制中間產物H2TaF7的生成速率，構建了Ta2O5的準平衡生長條件，發(fā)展了一種“刻蝕-生長”同步制備新技術，制備了氟代Ta2O5單晶納米棒組成的三維分級納米結構。該氟代Ta2O5分級結構擁有單晶納米棒組裝單元和高比

3、表面積，表現(xiàn)出了優(yōu)異的光解水產氫活性。
　　 推廣上述“刻蝕-生長”同步制備技術，并利用異丙醇對Nb3O7F晶面的選擇性吸附，水熱制備了Nb3O7F單晶納米棒和/或納米片等組成的分級納米結構。異丙醇在(110)晶面的選擇性吸附，使Nb3O7F沿[001]方向生長，形成初級的單晶納米棒;隨后因生長速率降低以及(001)和(110)晶面間有大的匹配度，新形成的Nb3O7F在初級納米棒表面發(fā)生二次異相形核生長次級納米棒，并最終形成三維

4、分級納米結構。理論計算了Nb3O7F的能帶結構，發(fā)現(xiàn)其能級結構非常適合光催化制氫，并用Nb3O7F分級納米結構從實驗上驗證了它可作為一種優(yōu)異的光催化制氫材料。
　　 在上述基礎上，還進一步發(fā)展“刻蝕-生長”同步技術，在水熱條件下用HF緩慢刻蝕Ta3N5納米線制備了Ta3N5/Ta2O5樹枝狀異質分級納米結構。該樹枝狀異質分級納米結構在可見光及模擬光照下，表現(xiàn)出優(yōu)異的電荷分離性質，顯示出優(yōu)異的光催化制氫活性。基于分級結構中Ta3N

5、5和Ta2O5的異質結含量對光催化制氫活性的影響規(guī)律，提出了該異質結構的光生電荷分離和傳輸機理，解釋了光催化活性提高的原因。采用該方法我們還成功制備了TaON/Ta2O5和TiN/TiO2異質分級結構。這說明“刻蝕-生長”同步制備技術是一種制備前驅體易水解的高熔點氧化物的高結晶度分級納米結構材料和異質分級納米結構的通用技術。
　　 同時，我們還針對具有優(yōu)異界面的異質分級納米結構的合成技術存在制備工藝復雜及容易發(fā)生自相成核等問題，