纳米材料是21世纪材料科学研究领域的前沿之一。本论文着眼于当前材料研究的热点，以一维纳米功能材料的制备为重点，主要报道了两方面的内容：钴掺杂二氧化钛纳米材料的制备和结构特性研究；钒氧化物纳米材料的制备和结构特性研究。论文的第一部分研究了钴掺杂二氧化钛纳米材料的制备和特性。稀磁半导体具有磁性和半导体二元性质，是自旋电子学中的重要材料。由于Co掺杂TiO₂稀磁半导体具有一些独特的性质，如高于室温的居里温度，所以，该材料有望应用于自旋电子学领域。目前对该材料的研究主要局限于薄膜结构，而一维纳米结构的报道极少。在低维纳米结构中，由于量子尺寸效应，Co掺杂TiO₂可能表现出新的物理性能。为此，我们制备了一系列的Co掺杂TiO₂纳米材料，并研究其结构和磁学性质。主要内容有：（1）采用溶胶-凝胶法制备Ti_1-xCo_xO₂纳米薄膜，首次采用红外光谱和光致发光光谱研究Co的掺入对金红石相TiO₂薄膜结构、光学和磁学性质的影响；（2）首次采用溶胶-凝胶模板法制备了具有室温铁磁性的Co掺杂TiO₂纳米管阵列；（3）采用水热法制备了Co掺杂钛酸纳米管，分析了样品的量子尺寸对其磁学性质的影响。结果表明，在Co掺杂TiO₂纳米材料中，Co以+2氧化价态的形式替代了TiO₂晶格中的Ti⁴⁺这样，由于电荷补偿机制的作用，TiO₂纳米材料将存在氧空位。我们发现，氧空位对于Co掺杂TiO₂室温铁磁性的产生具有关键性作用。对于Co掺杂TiO₂稀磁半导体而言，它的铁磁性不是由Co金属所诱导的，而是由氧空位诱导Co²⁺之间的交换相互作用所激活的，并且它的量子尺寸会抑制它的铁磁性。论文的第二部分研究了钒氧化物纳米材料的制备和结构特性。作为高比能量的镁二次电池，与锂离子二次电池相比，具有如下独特的优点：自然资源丰富、价格便宜、高的安全性及环境友好性等。由于钒氧化物（V₂O₅）具有层状结构，镁离子进入其中比较容易，且晶格变化较小。此外，一维钒氧化物纳米材料具有大的比表面积和短的扩散距离，所以钒氧化物纳米材料可望应用于镁二次电池的高性能正极材料。我们系统地研究了钒氧化物纳米材料的制备工艺和结构特性。主要内容和结论有：（1）采用溶胶-凝胶法制备了V₂O₅薄膜。实验的结果表明V₂O₅晶体结构对衬底非常敏感。以单晶Si（111）为衬底的薄膜为热力学稳定性的α-V₂O₅，而以非晶玻璃为衬底的薄膜则是亚稳定的β-V₂O₅。这在国际上属首次发现。经一定温度（500℃）退火后，β-V₂O₅将会向热力学稳定相—α-V₂O₅转变。我们实验结果表明β-V₂O₅不一定要存在于高压环境，采用溶胶-凝胶法可在常压下制备它。（2）采用V₂O₅．nH₂O溶胶作为钒的前驱物制备了VO_x纳米管，并研究了它的热稳定性。结果表明，水热处理时间在1天-5天范围内均可获得具有层状结构的纳米管。这比文献报道的纳米管的制备时间大大缩短，有利于纳米管的实际应用。通过对纳米管热稳定性的研究，我们发现非常低的激光功率足以使VO_x纳米管变为V₂O₅晶体；当退火温度高于300℃时，管状结构被破坏掉。这是因为热处理能够把有机胺分子从纳米管中除掉，从而造成纳米管层状结构的破坏。另外，我们还通过离子交换的方法制备了CO²⁺置换的VO_x纳米管。结果表明，可以通过离子交换的方法除掉纳米管中的有机胺分子，而且纳米管的层状结构不会被破坏。这有利于提高VO_x纳米管的电化学性能。（3）通过延长水热处理时间和对纳米管进行二次水热处理我们获得了VO₂（B）纳米材料。结果表明，上述两种实验手段都能够破坏原来生成的纳米管的层状结构，并导致VO_x纳米管转变为VO₂（B）。这是因为这两种实验手段都会导致质子化胺分子的分解，造成VO_x纳米管结构的消失。同时，质子化胺分子的分解也导致了V⁵⁺还原为V⁴⁺，并最终形成VO₂（B）纳米材料。（4）采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为结构导向模板，以NH₄VO₃作为钒的前驱物，在不同pH值的水热条件下制备了V₂O₅．nH₂O和VO_x纳米带。其中，CTAB嵌入VO_x的层间，形成了具有层状结构的VO_x纳米带。结果表明，在合适的实验条件下，CTAB不但作为结构导向模板来生长V₂O₅．nH₂O和VO_x纳米带，而且它还具有还原性，把部分的V⁵⁺还原为V⁴⁺。这些一维钒氧化物纳米材料可作为优良的镁二次电池的正极材料，进一步的工作正在进行中。