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功能性半导体纳米结构由于在光催化、传感、太阳能电池和锂离子电池等环境和能源领域具有广阔的应用前景，关于其形貌可控合成及复合结构的构筑，一直是材料研究领域的热点问题之一。本论文主要研究了氧化物半导体纳米结构的溶液相可控合成及其在锂离子电池方面的应用：探索简单有效、环境友好的合成途径来构筑新颖的SnO2和TiO2纳米结构，并研究所得结构作为锂离子电池负极材料的应用性能。
在三嵌段共聚物F127(EO106PO70EO106)和阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复配体系中合成得到多种形貌的介孔SiO2一维纳米结构(如手性介孔纳米棒、非手性介孔纳米纤维和介孔螺旋管)，进而以其为牺牲模板成功实现了SnO2纳米管的形貌可控合成(如短管状、长管状和螺旋管状)。以短管状SnO2为例，通过细致考察纳米管的形成过程，阐释了SnO2纳米管的形成机理。研究发现，作为锂离子电池负极材料，合成得到的SnO2纳米管的性能要明显优于普通的SnO2纳米晶。这表明构筑中空的管状结构，能够有效缓解充放电过程中的形变和张力，从而改善材料在锂离子电池中的应用性能。
以钛酸四丁酯为钛源，冰醋酸为溶剂，首次在不需要任何外加添加剂的条件下合成得到了类单晶结构的锐钛矿TiO2纳米孔介晶。通过细致考察介晶的形成过程，阐释了纺锥体状锐钛矿TiO2介晶的介观组装过程，并证明溶剂醋酸在这个过程中起着非常重要的多重作用。所合成的锐钛矿型TiO2纳米孔介晶呈现出显著的晶相稳定性，经900℃加热仍能完全保持锐钛矿晶型。当该TiO2纳米孔介晶被用作锂离子电池的负极材料时，其高倍率充放电性能较之普通的TiO2纳米晶有显著的提高，这可部分归因于其独特的类单晶和高孔隙度特性。
利用冰醋酸来调控钛酸四丁酯的反应活性，并向体系中引入金属盐，通过简单的溶剂热反应成功实现了高度晶化的单金属离子掺杂锐钛矿TiO2纳米晶的可控合成(Sn4+、Zr4+、Fe3+、Ga3+和Cr3+掺杂)。该方法还可用于由上述几种金属离子组合得到的金属离子多元共掺杂锐钛矿TiO2纳米晶的合成。对合成得到的Sn4+掺杂锐钛矿TiO2纳米晶的作为锂离子电池负极材料的性能进行了测试。结果表明，适量的Sn4+掺杂能够有效改善材料在锂离子电池中的应用性能。
综上所述，本论文主要研究了SnO2和TiO2这两种氧化物半导体新颖纳米结构的溶液相可控合成及其在锂离子电池方面的应用，为功能性氧化物半导体材料的形貌可控合成提供了新的途径，同时也在揭示电极材料的结构与其锂离子电池性能之间的关系方面具有一定的参考价值。