比热是固体物质最重要的物理参量之一,它与物质中电子、空位、磁相互作用、晶格振动、声子等多种性质密切相关。在一定的物理模型下,可将系统的平均能量转化为比热,以此探讨电子、空位等对能量的贡献,并进一步揭示它们对材料性能的影响。尽管研究者们已经在比热的测量方法、拟合模型建立以及基础应用方面做了广泛的工作,但是大多数工作都是围绕量热学以及典型的物理现象（如超导、多铁相变等）开展的,如果能将目前所掌握的先进的精确量热手段以及所建立的丰富物理模型更好地推广到化学、材料等领域,更加深入理解结构、热稳定性、电输运与性能的关系,对推动新型材料功能化等具有重要意义。基于此,本论文尝试将物质比热性质用于功能氧化物材料的研究中去。首先从氧化物材料功能化过程中最基本的热稳定性入手,通过量热技术,并结合物理分析,确定功能氧化物材料在0³00 K全温区内的标准热力学函数,为此类材料在应用过程中的热稳定性研究打下重要的基础。在此基础上,进一步结合电输运性质的测量,通过比热的变化,揭示功能氧化物材料体系中电子的局域到非局域的转化。这些研究将为氧化物材料功能化应用的进一步拓展提供了新的理论支撑。本论文主要包括以下四个工作:1、TiO₂（B）纳米线的比热和热力学稳定性:利用水热法合成了TiO₂（B）纳米线和锐钛矿TiO₂的混合物。在1.9³00 K的温度范围内,使用综合物性测量系统（PPMS）和目前流行的包铜手段测量了所合成样品的比热。通过数据分析获得了纯TiO₂（B）的实验热力学数据。进一步利用低温区（T<9k）的理论模型、中温区（9<T<65k）的正交多项式以及高温区（T>65k）的Debye函数和Einstein函数的组合对TiO₂（B）的比热数据进行拟合,确定了在T=298.15k时TiO₂（B）的标准摩尔比热、摩尔熵和摩尔焓分别为（58.18±0.81）J·K^-1·mol^-1、（52.31±0.69）J·K^-1·mol^-1和（9.03±0.12）kJ·mol^-1,由此计算出标准吉布斯自由能为-（6.56±0.09）kJ·mol^-1。这些热力学数据显示,在热力学上TiO₂（B）的稳定性要弱于金红石和锐钛矿TiO₂。2、TiO₂（H）的比热及热力学稳定性:利用高温固相和王水刻蚀相结合的方法成功制备了纯相TiO₂（H）。在1.9³02 K的温度范围内测量了TiO₂（H）的比热,通过包含电子和晶格贡献的理论模型、正交多项式以及Debye函数和Einstein函数分别对低温、中温以及高温三段范围内的实验比热数据进行了拟合,计算得到TiO₂（H）在T=298.15k时的标准摩尔比热、熵、焓和吉布斯自由能分别为（55.51±0.56）J·K^-1·mol^-1、（50.55±0.51）J·K^-1·mol^-1、（8.65±0.09）kJ·mol^-1和–（6.42±0.06）kJ·mol^-1。通过与另外四种TiO₂的常压相对比,我们发现TiO₂（H）的比热与金红石TiO₂和锐钛矿TiO₂的相似,但在温度高于100K时明显低于板钛矿TiO₂和TiO₂（B）的比热,并且基于晶体结构以及晶格振动模式,首次揭示了这五种TiO₂的标准摩尔比热差异的来源。3、K_1.36Ti₈O₁₆的比热及高温电输运行为:通过简单的高温固相过程合成了具有一维孔道结构的K_1.36Ti₈O₁₆材料。确定了该材料在1.9-300 K之间的实验比热数据。基于电子、晶格振动、肖特基异常和波色峰的贡献,对低温段比热数据进行拟合,计算出K_1.36Ti₈O₁₆的德拜温度为583K。进一步确定了K_1.36Ti₈O₁₆样品在T<300K和T>300K的区间内的导电机理分别为变程跳跃导电和小极化子跳跃导电。利用小极化子跳跃导电的机理成功解释了K_1.36Ti₈O₁₆的电输运行为随温度的变化关系,为此类材料在更宽温度范围内的功能化应用奠定了基础。4、LiNi_0.4+xMn_0.4-xCo_0.2O₂中极化子去局域化:利用溶解凝胶法成功制备了层状LiNi_0.4+xMn_0.4-xCo_0.2O₂样品。在195-300K的温度范围内测量了这四种样品的比热。采用德拜函数对实验比热数据进行分析,确定x=0、0.1、0.2、0.3时样品的德拜温度分别为739、713、696和675K。基于/2的计算结果和对电子电导率的数据分析,进一步揭示了LiNi_0.4+xMn_0.4-xCo_0.2O₂遵循绝热小极化子跳跃传导机制。根据根据声子频率、电子-声子耦合常数和小极化子尺寸对Ni含量的依赖关系,证明了Ni含量增加所产生的电子跳跃能的降低和电声相互作用的减弱是LiNi_0.4+xMn_0.4-xCo_0.2O₂中极化子去局域化的直接原因。这些发现可能为设计具有高电导率的层状氧化物功能材料提供更多的认识。