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近年来，空心结构的纳米无机和金属颗粒显示出了优异的性能和广阔的应用前景，成为无机纳米颗粒的研究热点。通过调控它们的形貌和结构，可以有效地调控空心结构纳米颗粒的光、光电子、磁和催化性能。
本文开展了Fe2O3、NiO、Co3O4、ZnO和金属Co空心结构纳米材料的制备与表征研究。在全面综述该领域最新研究成果的基础上，开展了碳模板法制备空心结构纳米材料的研究。首先，通过调节葡萄糖脱水过程中乙醇与水的比例实现了碳模板大小和表面官能团的调控。其次，利用合成的碳模板，通过表面吸附合成了空心结构的Fe2O3、NiO、Co3O4、和ZnO及C/ZnO复合颗粒，其中C/ZnO复合颗粒包括CCSs@ZnO纳米颗粒，ZnO/C复合蒲公英，ZnO/C枝杈型蒲公英，Au/ZnO/C复合蒲公英结构等。同时，利用碳模板及结合碳热还原反应合成了空心单晶八面体NiO。最后，利用氟化物催化还原反应和辅助的氧化刻蚀原理合成了金属Co空心纳米笼，改变反应时间可以调控空心笼表面开口大小及其磁性能。利用FTIR、SEM、TEM和ξ电位测定仪表征了合成的碳模板大小、形貌、结构和表面性能。SEM、TEM、HRTEM和XRD等用来表征合成空心材料的形貌和结构。结合反应过程中TGA、DSC的变化，给出了空心单晶八面体NiO形成的可能机理。通过分析不同反应时间合成颗粒形貌的变化和相应的反应产物的XRD，探讨了金属Co空心纳米笼形成的原因。测试了合成的空心ZnO及C/ZnO复合颗粒的光催化性能及Co空心纳米笼的磁性能。