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本论文以非模板法制备非硅基介孔材料为出发点，通过可控热分解得到介孔/微孔金属氧化物，并且可以把这一方法推广至其他纳米孔氧化物。对所合成的纳米孔金属氧化物进行了电化学、环境保护等应用方面的研究。此外，还对介孔-枝状化合物体系在重金属离子吸附方面开展了探索研究。
提出了一种简单新颖的合成介孔金属氧化物的方法，这种方法在形成介孔孔道时不需要模板的辅助，有别于传统的软模板法和硬模板法合成介孔材料。该方法首先从控制前驱物金属盐类的形貌出发，通过可控热分解，得到了具有规则形貌的介孔金属氧化物。我们用两类不同的前驱体，一类为草酸盐，另一类为碱式硫酸盐。其中，由碱式硫酸盐分解得到了球形形貌的介孔氧化铝、氧化锆和氧化钛，由草酸盐分解得到了多面体形貌的纳米孔氧化锰、氧化镍和α氧化铁，其中氧化锰的孔径从微孔到介孔可调。所合成的介砌微孔金属氧化物均保持了其前驱体的形貌，而且基体受热均无明显收缩，都具有较狭窄的孔径分布，由草酸盐分解得到的纳米孔金属氧化物的比表面积较高，均超过100m2/g，其中微孔氧化锰更高达283m2/g，而由碱式硫酸盐分解得到的介孔产物比表面较低。用该方法还可以拓展到合成其他介孔金属氧化物中，这一工作有待于进一步研究。
对所合成的高比表面积的纳米孔过渡金属氧化物进行了电化学和有机物吸附方面的研究。对微孔纳米氧化锰和介孔氧化镍进行了电化学电容器方面的应用研究，均得到了较高的比电容和良好的循环性能，其中，在扫描速度为5mV/s，氧化锰比电容为309F/g，氧化镍为197F/g，在100次循环之后均能保持初始值的96％左右的电容量。对介孔α氧化铁作为可充放电锂离子电池的电极材料，进行了研究。通过循环伏安法测试，发现其还原峰电势较低，可应用于可充放电锂离子电池的负极材料。充放电实验显示了较高的电容量1377mAh/g，但是循环性能较差，这一点有待于下一步的研究。用介孔α氧化铁和微孔氧化锰对含刚果红的废水溶液进行吸附处理，其效果要远远高于商用的氧化铁和氧化锰粉体，当加过量吸附剂时，可完全清除废水中的有机污染物。
此外，我们还对介孔-枝状化合物的重金属离子吸附性能进行了研究。合成了不同代数SBA-15-PAMAM复合体系，对含有Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cu2+离子的模拟废水溶液进行吸附研究。结果表明该复合体系对pb2+、Zn2+、Cd2+的吸附效果较好，其中处理后pb2+、Zn2+的含量均低于国家饮用水标准；枝状化合物改性的介孔材料吸附效果要明显好于用含氨基的硅烷偶联剂改性的介孔氧化硅，高代的复合枝状化合物体系的吸附效果要比低代的好，饱和吸附量更高，对金属离子的吸附能力更强。