本论文以功能为导向、以应用为目标，基于有机-无机界面化学，通过自组装合成介观尺度有序的新型功能材料（氧化硅基光活性有机-无机复合材料以及金属氧化物体系）：采用简单的物理、化学手段，实现了光活性有机功能分子与介孔氧化硅无机材料的可控原位组装或后续组装，使二者功能集成，构筑了具有潜在应用价值的新型有机-无机复合材料和原型器件；将上述组装方法拓展到非硅基金属氧化物体系，利用有机软模板辅助的溶液相自组装方法，对二氧化锡、二氧化铈和氧化铝三类化合物的介孔材料进行了可控合成。进而借助多种表征手段，阐明了所得介观功能材料的组装机理、微结构、有机-无机界面等特性，揭示了它们的光学、催化性能与结构之间的关系，并探讨了材料的潜在应用价值。　　 （1）介孔氧化硅和光活性有机功能分子的主客体组装　　 将一个具有良好传感能力的荧光小分子5-甲氧基-2-吡啶基噻唑，通过化学修饰共价嫁接到硅基介孔材料SBA-15的孔道中，制备了可用于水相中多种离子检测的新型荧光传感材料。该复合材料保持高度有序的二维六方相介观结构，不仅可以作为基于双发射波长比率荧光测量的pH传感器，而且对重金属离子Cu2+具有选择性的传感作用，具有响应速度快、可逆性和重现性良好的特点。　　 通过溶液相方法实现了8-羟基喹啉铝（Alq3）在表面活性剂-氧化硅介观结构中的可控组装，制备了相应的有机-无机纳米复合材料，考察了自组装过程及介孔结构限域作用对Alq3立体结构和光物理性质的影响。研究表明，复合材料的荧光发射峰相比纯Alq3明显蓝移，在460 m处出现一个蓝光发射峰，蓝移约50nm；随自组装温度升高，所得复合材料位于蓝光区域的发射峰变窄、强度逐渐增加，表明该自组装方法可以获得具有面式结构的Alq3，溶液相自组装过程以及介孔限域作用在A1q3异构态转变中起了关键作用。　　 （2）功能模板导向的自组装合成介观结构有机.无机复合材料　　 本论文发展了一种介孔氧化硅有机功能化的新方法，即功能模板导向的自组装法，实现了有机光电功能分子在无机纳米孔道内的有序组装，制备了以下几种新型光电功能材料：　　 设计合成了在疏水链端连有不同光电小分子的两个阳离子型表面活性剂，利用它们作为结构导向剂和功能构建单元的双重特性，制备了介观有序的纳米复合材料。利用在疏水链端连接具有光电活性的5-甲氧基-2-苯基噻唑小分子的阳离子表面活性剂为结构导向剂，所得微米颗粒状复合材料具有二维六方有序孔道结构；而用连接有5-甲氧基-2-吡啶噻唑小分子的阳离子表面活性剂合成的复合材料具有亚微米尺寸的球状外形和蠕虫状孔道结构。这两种光电复合材料都具有强荧光发射，基于所用有机光电小分子的不同特性，它们分别具有随pH改变而线性变化的荧光发射强度和可用于双发射波长比率荧光测量的pH响应行为。　　 以疏水端键连蒽分子的阳离子表面活性剂为结构导向剂，通过一步自组装法合成了介观结构复合材料，实现了有机半导体蒽分子在周期性氧化硅纳米孔道内的取向排列和对其光物理性质的调控。均匀定向排列在纳米孔道中的蒽分子显示出特殊的光电性质。与无序的蒽分子发射出单体荧光相比，蒽分子在氧化硅纳米孔道内取向排列后发射出独特的激基缔合物荧光。复合材料对不同极性的溶剂小分子有良好的光学响应，可望应用于传感材料。　　 设计合成了一个具有阳离子型表面活性剂功能的双亲性卟啉分子，进而利用它与无机物种进行自组装，得到了具有不同微观形貌和介观结构的复合材料，实现了大环共轭π电子体系卟啉的自组装，合成了在介观尺度和分子水平上有序的新型卟啉-氧化硅纳米复合材料。在碱性自组装条件下得到了有机-无机交错有序排列的层状薄片，而在酸性条件下得到了具有蠕虫状孔道结构的圆形小球。光学性质研究表明，卟啉在纳米复合材料中存在强烈的分子间π-π相互作用，形成了边对边排列的J聚集体。　　 将功能模板导向的自组装方法拓展应用于介观结构双功能材料的可控合成，实现了电子给体（蒽）和受体（紫精化合物）在分子水平上的有序组装，得到了三维有序的周期性电子给体-受体纳米复合材料。以疏水端连接葸环的阳离子表面活性剂作为有机模板，两端连接硅烷偶联剂的紫精化合物（SV）作为生成无机骨架的硅源，一步自组装过程即可同时实现葸分子和紫精化合物分别在介观结构孔道中心和孔壁中的可控排布。该方法不仅可以通过调节无机前驱体SV和TEOS的比例来调控复合材料中电子受体的含量，还可以通过使用共模板CTAB有效调控和裁剪电子给体在纳米孔道内的含量和相互作用。电子受体含量依赖的葸荧光光谱和荧光寿命的规律性变化表明了复合材料中光诱导电子转移过程的有效发生。　　 （3）功能性介孔金属氧化物体系　　 利用咪唑类离子液体为新型软模板，通过溶胶-凝胶法制备了氧化锡纳米晶多孔材料。考察了该材料的物相、多孔结构、比表面积，并对材料的形成机理进行了讨论。气敏性能测试表明，该材料对H2和CO气体均表现出良好的敏感性，响应速度非常快，而且具有良好的可重复性；探讨了氧化锡纳米晶多孔材料结构与气敏性能间的内在关联，发现材料的性能在很大程度上取决于其微观结构，高的比表面积、大的孔径、高的晶化度有利于提高气敏材料的灵敏度，而通过调控其孔径还有望调控材料对不同气体的选择性。　　 利用非离子型嵌段共聚高分子F127为单一软模板，通过溶胶-凝胶法结合溶剂挥发诱导的自组装方法，制备了具有介孔/大孔分级孔道结构且孔壁晶化良好的铈锡复合氧化物泡沫材料。该合成方法简单，合成过程中无需外加酸碱或有机共溶剂，通过前驱体水解过程中的自我调节获得了多级组装结构。所得材料具有泡沫状微观形貌，并且由三维连接的细胞状大孔构成，大孔孔壁是由蠕虫状介孔结构组成，介孔孔壁高度晶化。研究表明，少量锡的引入抑制了氧化物纳米晶在高温煅烧中的晶粒生长，从而促进了多级孔道结构的形成并大幅提高了该材料的热稳定性。该材料具有高的热稳定性、高的比表面积、大量的Lewis酸性位点、以及较高的CO氧化催化活性。　　 利用非离子型嵌段共聚物P123为软模板剂，以成本低廉的聚氨酯泡沫为硬模板，通过溶剂挥发诱导的自组装方法，合成了具有有序介孔/大孔分级孔道结构的γ-Al2O3整体材料。该材料具有宏观整体形貌和三维连通的网状大孔结构，大孔直径为400-600μm；大孔的孔壁具有高度有序的二维六方相介孔结构（孔径约为3nm），介孔孔壁高度晶化。该材料具有高的热稳定性和高的比表面积。该方法还可以拓展到铝基多元金属氧化物体系。