多金属氧酸盐（Polyoxometalate,POM）简称多酸,因其具有多样的结构、丰富的组成、电子转移和储存能力及良好的稳定性引起了人们的广泛关注。伴随着纳米合成技术与仪器分析手段的不断进步,材料的制备、表征和性质测试日趋完善,基于多金属氧酸盐的复合材料开始逐渐走入人们的视野,得益于其在催化、药学、磁性、离子交换、光电器件等方面的应用,多酸基复合材料成为当前多酸化学领域的研究热点之一。本文利用传统多酸作为前驱体,结合现代纳米合成技术,制备出一系列组成丰富、形貌新颖、性质独特的多酸基复合材料。通过大量的控制实验探究,探索其形貌、组成和性质之间的相互联系,为多酸基复合材料的可控合成和功能化提供了新的理论指导和实验依据。本文旨在设计并合成形貌与组成可控的多酸基复合材料,并对其进行了详细表征和功能化研究。具体工作如下:1.以经典多酸、微纳米材料和多酸基微纳材料的研究背景作为出发点,系统介绍了多酸基微纳米材料的发展历史,阐述本文的研究意义及选题依据。2.经文献调研发现,基于多金属氧酸盐的纳米材料（POMs based nano materials,PNMs）多表现为球状、棒状、管状及多面体状等形貌。这与其它纳米材料丰富多变的形貌类型在种类上相差甚远。其次,合成PNMs的前驱体常见为饱和多酸,缺位多酸作为前驱体的PNMs还十分稀少。在本章中我们以三缺位Keggin型硅钨酸盐为前驱体,采用化学沉淀法合成出两例形貌新颖、性质独特的多酸基纳米材料TM₃SiW₉（TM=Cu II,Co Ⅱ）。值得指出的是,纳米材料的形貌可通过改变掺杂金属的类型进行调控。当金属离子为Cu II时,Cu₃SiW₉的形貌表现为纳米晶须;若以Co Ⅱ离子取代Cu II离子,则Co₃SiW₉的形貌转变为纳米球。因此,我们进行了一系列的对照实验来研究形貌变化的机理。同时,探究了改变沉淀剂KCl的用量对纳米材料的影响,发现当KCl增加时,纳米晶须形貌也会发生转变。此外,PEG的用量和搅拌时间的长短也是影响TM₃SiW₉形貌改变的重要原因。最后,我们对Cu₃SiW₉纳米晶须的功能化也进行了研究。当使用荧光素钠进行共掺杂后,可使Cu₃SiW₉具有优良的光致发光性质,复合材料在510纳米处具有显著的发射波长。随后,将Cu₃SiW₉纳米晶须作为载体与Cd S量子点进行复合后,复合材料的光催化析氢性能相比单纯的Cd S量子点得到明显提升。通过对其莫特-肖特基（Mott-Schottky）曲线进行分析,揭示了Cd S量子点光催化析氢效果提升的原因。本章中提供的方法为多酸基复合材料的可控合成及性质研究提供了详细的实验事实和理论基础。3.PNMs作为多酸化合物的一个重要分支,在诸多领域具有潜在的应用价值。含有3d-4f金属的多酸因其具有良好的磁性、催化和光学等性质被广大科研工作者所关注。但目前,对该类多酸的研究还主要集中在单晶化合物,而含有3d-4f金属的PNMs还很罕见。此外,合成PNMs所用到的前驱体大多数为饱和Keggin型杂多酸,同多酸或其他类型的杂多酸还很少被用于合成PNMs。在本章中,以钨、钼酸盐等为前驱体利用化学沉淀法合成出两例3d-4f型PNMs:CeCdW₁₂纳米花和EuCrMo₆微米片。我们进行了一系列对照实验来深入探究影响其形貌改变的条件。以CeCdW₁₂纳米花的研究为例,通过实验发现,在CeCdW₁₂纳米花的合成中,Cd II离子的存在是花状形貌形成的必要条件,我们还对Cd Cl2·2.5H₂O的加入量、试剂的加入顺序和反应的p H范围进行了研究。结果表明,适当的p H值和Cd Cl2·2.5H₂O的加入量可以影响花状形貌的完整度。此外,我们对EuCrMo₆微米片的荧光和磁性质进行了测试。EuCrMo₆微米片在580、592、618、646和707 nm处具有明显的发射波长,证实其具有良好的荧光性质。磁学性质的测试表明,该材料在低温下具有反铁磁性,在温度高于50K时,可转变为顺磁性。4.Fe₃O₄纳米粒子因其具有良好的物理和化学性质,在生物、医学、磁性和机械等领域有着广泛的应用。本章中我们利用水热法合成出一系列的POM/Fe₃O₄复合材料:H3PMo12/Fe₃O₄,H3PW12/Fe₃O₄,PW9/Fe₃O₄和Si W9/Fe₃O₄,其形貌分别表现为花朵状、棒状、球状和棒状。然后通过控制实验来探究影响其形貌变化的因素。结果表明,多酸的种类和用量对复合材料形貌的变化具有明显的影响。此外,我们还通过改变部分实验条件,例如反应时间或搅拌时间等进行探究。研究发现,适度的反应时间和搅拌时间是保证形貌完整的重要条件。本章的研究为PNMs的可控合成提供了实验基础。