结构决定性质,物质的微观结构是了解其物理性质的基础。因此,从微观原子尺度了解物质的结构及其变化规律有利于开发高性能的材料体系。液体结构对于研究其形核、结晶以及玻璃转变过程有十分重要的意义。除此之外,高温熔体在地质、冶金等学科也备受关注。本文采用同步高能X射线结合空气动力学悬浮和激光加热装置对三个具有代表性的氧化物体系进行了研究,同时利用经验模型和分子动力学方法详细分析了各体系的微结构随温度和气氛的变化。过冷水的结构一直存在争议,本文以最新的高能X射线散射数据为基础,采用EPSR对过冷水的结构进行了模拟,模拟结果与实验的散射数据均吻合的很好。EPSR模拟结果表明,在293 K到244 K的过冷过程中,在截断值为3.5?时平均O-O配位数从5.13减小到了4.85;O-O-O键角分布的宽峰也由96.4°右移到了100°,这说明随着温度的降低使得过冷水的局部结构越来越接近于四面体;尽管在过冷过程中位于第一壳层和第二壳层之间的‘间质分子’数量减少,但嵌入在四面体网络中O-O-O键角在53°的‘间质分子’数量却保持不变;在过冷过程中,-O-H-O-和-O-H-O-的六元环和七元环的数量随温度降低而增加,这与O-O偏分布函数中位于8.7?的第四峰和10.8?的第五峰的位置变化一致,而第四峰和第五峰分别对应了EPSR模型中最近邻和次近邻环的关联关系。熔融氧化铝被广泛涉及晶体生长、冶金、光学材料等领域,但对其结构的研究并不充分,且其无法形成玻璃的原因也尚不清楚。本文探测了熔融氧化铝在1817 K-2700 K的X射线数据和1984 K-2587 K的中子散射数据,并采用EPSR和传统分子动力学对实验数据进行了拟合和模拟。两组模拟结果给出了相似的趋势,平均Al-O配位数在4.4左右变化,且随温度的降低而逐渐增加;在过冷过程中,熔体网络结构随温度的变化离玻璃形成方向(n_{Al O}=3)越来越远;熔体氧化铝中,大量的高配位铝、三配位氧原子的存在以及多面体之间共边的连接方式限制了形成无序网络的灵活性,导致氧化铝无法形成玻璃网络;无定形态氧化铝的平均Al-O配位数比过冷态的稍大,这与预期假想玻璃的结构一致。熔融铁氧化物在钢铁冶金、地质等领域均具有不可替代的作用,但复杂的氧化还原反应增加了其液态结构研究的困难性。采用X射线散射、EPSR和分子动力学模拟等方法研究了成分从5%Fe³⁺到92%Fe³⁺,温度从1973 K到1573 K的熔体结构。EPSR模型与实验数据匹配很好,并且表明熔融铁氧化物中的平均Fe-O配位数在4到5之间,且随Fe³⁺含量的增加而有所增加;在成分接近于Fe O时,二价铁主要是以四配位形式存在,而在成分接近于Fe₂O₃时,三价铁主要是以五配位形式存在;二价铁和三价铁均可与氧形成六配位,且其含量随Fe³⁺/ΣFe的增加而增加。O-Fe配位数则在3.5到4.5之间,主要有三、四、五配位三种配位关系,其中四配位氧主导地位,且其含量受Fe³⁺含量影响较小,从还原气氛到氧化气氛,三配位的氧含量增加而五配位的氧含量减少。除了EPSR,我们还对该体系进行了分子动力学模拟,但其结果均与实验结果不匹配,这说明目前的这些参考势存在一定的缺点,需要使用更加复杂的模拟方法来分析铁氧化物在各种氧化还原条件下的Fe-O局部配位环境以及电荷转移现象。综上,本论文采用实验与理论计算相结合的方法研究了三种典型氧化物的液态结构,给出了不同温度的原子配位环境、键角分布以及环分布等各种结构信息,并对其拓扑网络结构进行一定的解析。该工作有利于人们进一步认识液态及过冷态的结构以及物理性质,有助于理解结晶过程和玻璃形成的本质。