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ABO4化合物是一类重要的功能材料，其多种化学组成和结构类型，决定了ABO4化合物具有多种性能，在发光、催化、气敏和能量存储等领域具有广泛的应用前景。特别是当颗粒尺寸减小到纳米尺度时，将表现出特殊的性能。因此，开展纳米ABO4新颖结构控制与功能化的研究，并探索结构与性质的内在关联具有重要意义，也是推动ABO4型材料应用的关键。本论文选取以YVO4，BiPO4和TiO2为代表的ABO4型同质多晶体为研究对象，研究了缺陷结构、晶相结构、水合结构和表面结构等对发光性质的影响，并实现了发光性能的优化;同时对亚稳相的结构控制和未知的电学性能进行了探索，为推动纳米材料的实际应用提供了理论价值。主要结果如下: (1) YVO4∶(Ln3+，Bi3+)(Ln=Eu, Sm, Dy, Ho)的自组装合成与发光性质调控。采用水热法自组装合成了具有多级结构的YVO4∶Ln3+/Bi3+微米球。分析发现柠檬酸在(001)晶面的吸附作用导致纳米晶沿[100]和[010]晶向择优生长，并形成纳米片;接着纳米片在柠檬酸物种的氢键和静电作用下自组装成微米球。与其它组装结构相比，该微米球在降低表面缺陷的同时减少了内部晶格缺陷，表现出更优异的发光性能。在此基础上，通过改变稀土离子的种类、稀土离子的掺杂浓度、Bi3+/Ln3+共掺杂以及改变激发波长等手段在组装球中实现了多色光发射调控。并基于组装球中能量转移过程探讨了多色光发射调控的内在机制，即Bi3+的引入是实现多色光发射调控多样性的关键。 (2)六角相BiPO4∶Eu3+(H-BiPO4∶Eu3+)纳米棒的室温合成与发光性质优化。通过室温反应制备了不同Eu3+浓度掺杂的H-Bi1-xEuxPO4(x=0，0.017，0.042，0.067，0.087)纳米棒。晶胞体积随掺杂浓度的增加而线性减小的现象证实了Eu3+通过室温反应成功替代了BiPO4基质晶格中的Bi3+。并且，随着Eu3+掺杂浓度的增加，更多的发光中心参与发光过程，导致发射强度增大。进一步通过Eu3+/Tb3+的共掺杂及其浓度比例调变，实现了发光颜色由红色到橙色，黄色，黄绿色，再到绿色的调控。 (3)高温烧结条件下H-BiPO4∶Eu3+的晶相结构调控与发光性能优化。将室温合成的H-BiPO4∶Eu3+在不同温度下进行烧结处理，分别截获了三种不同晶相结构的产物H-BiPO4∶Eu3+、低温单斜相BiPO4∶Eu3+(LT-BiPO4∶Eu3+)和高温单斜相BiPO4∶Eu3+(HT-BiPO4∶Eu3+)。伴随着晶相转变，观察到三方面显著的结构变化:形貌由棒状变为球状，晶格应力由压缩变为拉伸和PO43-的对称性由pseudo-Td降低为C1。通过研究激发和发射光谱、衰减寿命、量子效率和非辐射跃迁几率探讨了晶相结构对发光性能的影响。考察了Eu3+周围的对称环境、晶格水和Bi(Eu)-O多面体的偶极矩等结构因素对发光发光性质的影响，获得了晶相敏感的发光性质，其中LT-BiPO4∶Eu3+具有最优的发光性质。 (4)水热处理条件下H-BiPO4∶Eu3+的晶相演变与发光性质优化。在水热条件下，在100℃时形成H-BiPO4∶Eu3+;当反应温度升高到160℃时，H-BiPO4∶Eu3+转变为LT-BiPO4∶Eu3+;当反应温度高于180℃，LT-BiPO4∶Eu3+又可逆转变为H-BiPO4∶Eu3+。通过考察反应体系的内部压力、杂质和反应介质等因素，发现反应介质水对可逆相转变过程有重要影响。并且伴随着晶相转变，样品的形貌由均一的棒状变为棱柱状，晶格应力由拉伸变为压缩再到拉伸，PO4四面体基团的对称性由准Td变为C1。分析认为这些结构变化与溶液化学的内在反应机制有关，认为有两种极化过程参与其中，与高温烧结下单一离子扩散过程不同。发光性能测试表明，H-BiPO4∶Eu3+的Ω2值为1.66×10-20 cm2，而对LT-BiPO4∶Eu3+为2.10×10-20 cm2。量子效率由水合结构H-BiPO4∶Eu3+的9.33％增大到LT-BiPO4∶Eu3+的36.09％。 (5)通过离子掺杂考察BiPO4的结构稳定性及其发光性质优化。通过掺杂和高温烧结研究了Eu3+的掺杂浓度和烧结温度对Bi1-xPO4∶Eux3+(x=0-0.199)结构稳定性的影响。在水热条件下未掺杂样品为LT-BiPO4∶Eu3+;当掺杂浓度增加到x=0.068时，样品LT-BiPO4∶Eu3+的结构保持不变;当掺杂浓度增加到x=0.199时，LT-BiPO4∶Eu3+全部转变为H-BiPO4∶Eu3+。通过高温烧结H-BiPO4∶Eu3+发现当烧结温度为400℃，H-BiPO4∶Eu3+开始转变为LT-BiPO4∶Eu3+;当烧结温度高于600℃时，LT-BiPO4∶Eu3+开始向HT-BiPO4转变。通过考察其它稀土离子如Dy3+掺杂和高温烧结未掺杂样品的结构变化研究了BiPO4基质的结构稳定性，进一步证实了上述的转变过程。接着，研究了晶相结构及其演变对发光强度、衰减寿命、量子效率和非辐射跃迁几率的影响。BiPO4作为好的基质材料需要满足如下条件:较低的掺杂浓度(≤5 mol％)和合适的烧结温度(400℃≤烧结温度≤600℃)。 (6)亚稳相HT-BiPO4的结构控制与电学性能研究。HT-BiPO4是通过将室温反应合成的H-BiPO4在高温下烧结获得的。发现亚稳相HT-BiPO4在简单手工研磨下可以转变为LT-BiPO4，并且伴随这一转变过程，样品的形貌由鹅卵石状变为球状，粒径由微米级变为几十纳米，PO43-基团的对称性由Cs降低为C1。通过考察结构因素如PO4四面体和BiO8多面体的排列，原胞体积和PO4的对称性讨论了上述研磨相变的内在机制。通过压片烧结技术探测了亚稳相HT-BiPO4的本征电学性能。结果显示体相电导率与温度的变化关系偏离Arrhenius定理，却遵循Mott变程跳跃传导机理，体相电导对应的特征温度为2.3×109K。 (7)单分散板钛矿二氧化钛(B-TiO2)纳米纺锤体的控制合成与性能优化。通过调控水热反应的反应时间和OH-浓度，优化制备出了高纯度的单分散B-TiO2纳米纺锤体，该纺锤体沿[001]晶向生长并暴露{210}低能晶面组。板钛矿纳米纺锤体具有很好的结晶性，表面洁净，缺陷浓度极低。分析认为OH-在{210}晶面的定向吸附塑造了产物的形貌，并导致沿[001]晶向生长形成纳米纺锤体。通过简单改变OH-的浓度或者在反应体系加入少量的乳酸钠获得了另外三种不同形貌的B-TiO2，如纳米花、纳米片和纳米颗粒。与B-TiO2纳米花和纳米片对比发现低能晶面暴露的纳米纺锤体具有较高的热稳定性，在高达850℃的温度下，仅有2wt％转化为金红石相。电学性能测试表明B-TiO2纳米纺锤体具有优异的电学性能，优于同质多晶体A-TiO2和R-TiO2，而且电导率比其它形貌的B-TiO2高1～2个数量级。不同气氛下电导率测试表明B-TiO2的导电机理为空穴传导。电化学性能测试表明B-TiO2纳米纺锤体具有良好的电容特征。当扫描速度从10mV/s增加到300 mV/s时，比容量从46 F/g下降到25 F/g，容量保持率为54％，表明B-TiO2纳米纺锤体电极材料具有良好的倍率性能。