介孔材料由于其均一可调的孔径、较大的比表面积和孔容、丰富的介观结构以及物质组成、可控的宏观／微观形貌、可官能化的内外表面等一系列优点,在催化裂化、大分子吸附和分离、化学传感器、生物医学、环境保护以及新能源等领域显示出无可比拟的优越性和广阔的应用前景。经过多年不断探索,研究者通过控制各种实验参数得到了一系列具有不同介观结构、孔参数、物质组成和形貌的介孔材料,总结出多种“自下而上”的合成手段和“自组装”机理模型。随着各个研究领域的不断深入和交叉,具有特定功能的介孔材料的合成与应用领域仍然充满了机遇和挑战。本论文主要按照以下两个思路进行选题和研究：探索合成新型宏观／微观形貌的功能性介孔材料和纳米材料；探索所制备的材料在电化学和生物医学领域的应用。第一章,综述了介孔材料的合成与相关应用领域的发展状况,从合成方法、合成机理、控制合成以及应用等方面进行了回顾。第二章,利用改进的溶剂挥发诱导自组装过程,合成了高度有序的介观结构高分子-氧化硅复合单片。通过特殊的后处理步骤,进一步制备有序的介孔碳-氧化硅单片以及相应的碳和氧化硅单片材料,所有单片材料具有均一无裂痕的外观。其中介孔碳单片材料具有独特的双孔分布,较高的比表面和较大的孔容。存电化学测试中表现出良好的电容值和大电流充放电性能,表明这是一种良好的电极材料和超级电容器材料。第三章,利用非离子表面活性剂在酸性条件下对氧化硅微球进行包裹,合成具有介孔壳层的复合氧化硅微球。通过调节实验参数确定并优化了合成条件,引入高温水热处理进一步增加介孔尺寸。在此基础上,系统地研究了各个参数对形成复合微球的影响,分析并提出了非离子表面活性剂形成核壳结构的特殊机理。第四章,对磁性纳米粒子进行氧化硅层的包裹和功能化处理,在表面成功地嫁接了特异性的抗体分子。利用商业化的磁性细胞分离装置,研究了不同尺寸的复合磁性纳米粒子的细胞分离能力。结果显示,这两种磁性纳米粒子均达到了商业化产品的分离效果,同时,因为其稳定的化学性质和良好的生物相容性,存储存时限和操作方面具有优势。作为一种有效的细胞分离纯化装置,在降低成本和操作难度方面会有较大的应用前景。