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火焰燃烧法因其操作简单、生产周期短、产品纯度高、易于工业化等优点，已被广泛应用于纳米材料的制备与工业化生产。火焰燃烧制备纳米材料涉及产物单体成核、生长、凝并、团聚等过程，这些过程互相关联、交互影响，使材料的生成过程极为复杂。快速高温反应过程中，复杂结构纳米材料的制备及其生长机理研究成为近年来的人们关注的热点。本文利用喷雾火焰燃烧法，针对锡基材料的应用性能进行结构设计，分别制备了SnO纳米片、SnO2纳米线、具有核壳结构的Sn@C纳米棒等复合材料。系统的考察了工艺条件对材料结构形貌的影响规律，优化了制备工艺，研究了高温火焰过程中复杂结构纳米材料的生长机理，并对材料的应用性能进行了测试。主要内容及成果如下:
1.以辛酸亚锡的乙醇溶液作为前驱体，借助喷雾燃烧反应器，利用淬火环在火焰上方通入氮气快速淬冷，制备了具有片状结构的SnO纳米材料。制备的SnO纳米片为圆角正方形的四方晶系单晶结构，厚度约为30nm，平均边缘直径250nm，具有较好的热稳定性。与传统方法相比，该方法操作简单、无需基板和催化剂，可连续化生产。HRTEM及SAED测试结果表明，SnO纳米片为单晶结构，沿[001]、[100]和[110]三个晶向生长。通过对结构演变过程的分析，提出了高温火焰过程中片状SnO纳米材料的生长机理。其过程符合VS生长机理，在SnO成核生长过程中，由于淬冷气体的加入降低了反应区的温度，抑制了[001]晶向的生长，最终得到片状结构的SnO纳米材料。分别测试了其作为锂离子电池负极材料和染料敏化太阳能电池光阳极材料的应用性能。
2.通过工艺条件的优化，制备了不同粒径的SnO2纳米颗粒，研究了前驱体进料速率，反应温度以及Fe、Ni、Sb、Au等元素掺杂对纳米颗粒的形貌的影响规律。其中，Ni元素和Sb元素的加入破坏了SnO2的晶格结构，使其呈现不规则的金红石型，颗粒大小为100-200nm。Fe元素的掺杂可使SnO2取向生长，最终得到长150-250nm、直径40-60nm的一维纳米棒状结构。Au元素的掺杂可以促使火焰中最初形成的SnO2蒸汽形成SnO2-Au粒子，由于Au的催化作用，最终得到直径在15-30nm，长度几百纳米到几微米的SnO2纳米线，提出了喷雾火焰中Au催化SnO2纳米线生长的过程机理
3.以喷雾燃烧制备的SnO2纳米颗粒为锡源，乙炔气体为碳源，在管式炉中制备了具有核壳结构的SnO2@C纳米棒状复合材料。其长度1-3微米，直径约为100纳米，碳包覆层厚度为10nm左右，通过能谱分析及SAED表征，确定SnO2完全被还原成金属锡。研究了不同颗粒大小、掺杂不同金属元素、以及不同形貌的SnO2颗粒的CVD反应产物形貌特征。结果表明，直径为100～200nm的SnO2颗粒在650℃下进行化学气相沉<中文标题>=积反应更容易获得碳包覆金属锡的纳米棒状结构。并通过不同反应阶段的产物电镜图，分析了Sn@C纳米棒状结构的生长过程，提出了其生长机理。将制备的SnO2@C包覆结构、Sn@C纳米棒分别作为锂离子电池负极材料组装半电池，并做了锂电性能测试，材料的具有优异的循环稳定性能。