气凝胶是一种典型的纳米多孔材料,可广泛用于高温隔热、催化剂载体、重金属离子吸附、电池太阳能电池等领域,二氧化硅（SiO2）气凝胶是目前研究最多、应用最广泛的气凝胶材料类型。将SiO2气凝胶与纳米纤维、有机聚合物、石墨烯等材料复合是实现其功能化的重要途径,其中,通过掺杂改性等技术手段,将金属离子或氧化物与SiO2气凝胶复合,并通过高温热处理控制其晶化/相变过程,有望能获得兼具耐高温及光/电/磁特性的新型纳米多孔功能材料,是当前气凝胶领域的最新前沿。金属离子/氧化物-SiO2掺杂气凝胶在高温下将发生纳米孔限阈的高温化学反应和/或相变过程,其物理机制将影响掺杂气凝胶材料的微观结构与物理化学性能,但目前研究却鲜有涉及。基于此,本研究探索了Ba/Sn共掺杂SiO2基气凝胶的制备方法、微观结构及其在高温下的结晶相变与结构演变过程,提出了Ba/Sn诱导SiO2外延结晶机制;在此基础上,研究了B、Zr、Sn单掺杂SiO2气凝胶的微结构与红外光学性能,并制备了基于全SiO2材料体系的气凝胶涂层,重点考察了其在大气窗口波段的红外辐射性能。主要研究内容及结果如下所述:（1）Ba/Sn共掺杂SiO2气凝胶的高温微结构变化与结晶过程:开发了共前驱体-溶胶-凝胶法制备Ba/Sn共掺杂SiO2气凝胶新技术,研究了SiO2质量分数（0、26%、33.3%、50%、60%）、烧结温度（100-1000 oC）、时间（0-2 h）对其结晶度和微观结构的影响,发现高温下Ba、Sn诱导SiO2由非晶态向方石英结晶态转变的物理机制。结果表明,Ba/Sn的引入和烧结温度对掺杂体系的结晶度、微观结构和孔结构有重要影响,在较高Ba-Sn含量（>33.3%）和较高烧结温度（>800 oC）下生成方石英SiO2,孔体积和比表面积急剧减小;探讨了方石英的形成机理,提出Ba Sn Si3O9诱导的SiO2气凝胶外延成核晶格匹配机制。（2）B、Zr、Sn掺杂SiO2气凝胶及其红外辐射性能:采用溶胶凝胶-常压干燥方法制备了B3+、Zr4+、Sn4+掺杂的SiO2气凝胶,重点研究了离子类型、掺量对结晶性及红外光学性能的影响。发现大半径、同价态的离子对SiO2的红外辐射能力影响不大,而小半径、异价态的离子对SiO2的红外辐射能力提升较大,其在1100 cm-1附近的红外吸收的相对强度最大可达72%,而其他离子掺杂或本身的红外吸收的相对强度均在20%附近,且5%B掺量的SiO2表现出最佳红外性能。在此基础上,以5%B掺杂SiO2的气凝胶为填料,制备了基于水玻璃胶粘剂的掺杂气凝胶涂层,研究了不同填料量对涂层的光学性能及红外辐射性能的影响。发现15%和20%掺量的涂层具有较低的紫外-可见透过率和较高的红外发射率,5%B掺杂的SiO2材料以20%质量分数制备成的涂层具有较强的辐射制冷能力,在晴天阳光直射下（2021年3月13日,11点-16点）可实现比环境温度低最大9.0 oC的降温效果。本论文在离子掺杂SiO2气凝胶高温微结构与结晶性能的探索及在红外光学性能、辐射制冷方面的应用探索,将为新型气凝胶基纳米多孔功能材料与器件的开发与应用研究提供有益参考。