中空/多孔納米結(jié)構(gòu)材料具有合適的空腔/孔隙大小、較大的比表面積和能性質(zhì)，這使其較實心納米顆粒具有更廣泛的應(yīng)用前景。由于結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，目前制備具有中空/多孔結(jié)能納米復(fù)合物仍是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。發(fā)展可設(shè)計的制備方法是實現(xiàn)中空/多孔能復(fù)合物廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。本書從“自下而上”和“自上而下”兩種途徑來探索這類納米結(jié)構(gòu)的可控制備方法。本書部分內(nèi)容（第2章、第3章）采用“自下而上”途徑，選擇自模板法在液相中制備了AgCl中空立方塊而通過光照在AgCl中空立方塊表面原位生長了銀納米顆粒，形成Ag/AgCl復(fù)合光催化劑。本書第二部分內(nèi)容（第4~7章）采用“自上而下”途徑，嘗一種簡單的金屬一有機框架（MOF）為模板制備中空/多孔納米材料。首先制備了幾種不同形貌的普魯士藍類似物（PBA）的納米顆粒括多孔結(jié)構(gòu)Zn3[Fe(CN)62·xH2O和NiFe(CN)5NO·2H2O。再以PBA納米顆粒作為模板，通過高溫熱解的方法“自上而下”制備了組分更加豐富的中空/多孔納米結(jié)構(gòu)復(fù)合物。由于其結(jié)構(gòu)和性能更易調(diào)控，這些中空/多孔納米復(fù)合材料在吸附、光催化、電催化析氫（HER）等多個領(lǐng)域得到了綜合應(yīng)用。主要研究內(nèi)容如下：


1.以AgNO3和CCla為原料，通過簡單的一步法制備了方塊狀的AgCl中空納米結(jié)構(gòu)。該AgC1中空立方塊的邊長為600~900nm，孔腔尺400~600nm。溶解一沉淀與離子擴散相結(jié)合的形成機理用于解釋中空納米結(jié)構(gòu)的生長過程。通過光輻射可以將AgCl中空方塊轉(zhuǎn)化為Ag/AgCl中空方塊。該復(fù)合結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出的有機污染物降解活性。通過對上述實驗的，以AgNO3和CCl4作為前驅(qū)體、PVP為保護劑，利用溶劑熱法制備了大量均勻的尺100 nm以下的AgC1納米方塊和納米球。研究表明，反應(yīng)時間和溫度是產(chǎn)品形貌演變的重要因素。如果以二氯乙烷作為氯源，則可獲得四面體型的AgCl納米結(jié)構(gòu)。樣品的形貌演化規(guī)律表明其生長機理可能遵循奧斯特瓦爾德機制。該結(jié)構(gòu)同樣可轉(zhuǎn)化成Ag/AgCl復(fù)合光催化劑，并在太陽光下展現(xiàn)出的羅丹明B降解效率。


2.以ZnCl2和K3Fe(CN)6為原料制備了規(guī)則的Zn3[Fe(CN)6]z·xH2O球狀納米顆粒、微米立方塊和多面體狀顆粒。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中鹽酸的用量，實現(xiàn)了Zn3[Fe(CN)6]2xH2O形貌從立方塊向多面體轉(zhuǎn)化。通過X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和比表面積分析對樣行了表征，并提出了各種形貌顆粒的可能形成機理。


Zns[Fe(CN)6]2xH2O具有沸石樣結(jié)構(gòu)，對有機染料有較強的選擇性吸附作用。對染料吸附的實驗結(jié)果顯示，立方塊狀樣品對亞甲基藍吸附能力強，達到1.016g·g=1（比表面積達到643.2m2·g1）。并且吸附的染料可以在有機溶劑中脫附，實現(xiàn)染料的回收利用。因此，這一材料可用于廢水處理領(lǐng)域。


3.基于MOF的多孔結(jié)構(gòu)，Zn3[Fe(CN）6]2·xH2O可用于吸附重金屬離子Ag*形成Ag摻雜的Zn3[Fe(CN)6]zxH2O（Ag-ZnPBA)。通過煅燒塊狀的Ag-ZnPBA可獲得均勻的具有中空或多孔結(jié)構(gòu)的三元Ag/ZnO/ZnFe2O4復(fù)合物納米材料。樣品在煅燒后保持了前驅(qū)體的塊狀形貌；并且通過調(diào)節(jié)加熱程序，三元復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)從多孔到中空的轉(zhuǎn)化；銀的負載量可以通過前驅(qū)體對銀離子的吸附量加以調(diào)節(jié)。銀負載的三元復(fù)合物Ag/ZnO/ZnFe2O4與其二元復(fù)合物ZnO/ZnFe2O4相比表現(xiàn)出更強的光催化活性，說明銀在光催化過程中起到了重要作用。結(jié)果表明復(fù)合物中的Ag、ZnO和ZnFe2O4三種組分形成了ⅡI型匹配和肖特基勢壘，從而促使光生電子和空穴更好地分離。同時由于鐵酸鋅的磁性，可以方便地用磁鐵將光催化劑從反應(yīng)體系中分離出來。該研究提供了一種制備均勻能多組分中空結(jié)構(gòu)的簡單有效的途徑。


4.在氮氣保護下煅燒Zn3[Fe(CN)6]zxH2O多面體微塊，顆�？梢员３侄嗝骟w形貌，并在多面體顆粒表面長出了中空的碳納米管。XRD、電子能譜、X射線光電子能譜結(jié)果顯示其組分為Fe、Fe3C和氮摻雜碳。高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）結(jié)果顯示，多面體顆粒內(nèi)部是由10~50nm的Fe/FesC @N-doped C核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒堆積而成。Fe/FesC@N-doped C納米顆粒之間堆積比較疏松，形成多孔結(jié)構(gòu)。這種由氮摻雜覆過渡金屬的納米材料具有良好的HER性能。電化學(xué)測試表明，該催化劑的過電位和Tafel斜率較小，分別為109.1mV和59.6mV dec-1，是良好的HER電催化劑。磁性測試結(jié)果表明，該材料具有較高的飽和磁化強度和矯頑力，在存儲材料領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。


5.在氮氣保護下高溫煅燒尺約50nm的NiFe(CN)5NO·2H2O納米顆粒，我們獲得了NiFe@氮摻雜石墨烯管狀結(jié)構(gòu)（NiFe@NGT）。XRD、SEM和TEM結(jié)果顯示，該結(jié)構(gòu)由直徑為1～2um的氮摻雜石墨烯管和封裝在管中的NiFe合金顆粒組成。通過調(diào)節(jié)煅燒溫度，石墨烯管的直徑可調(diào)節(jié)到50~0nm。結(jié)構(gòu)和組分表征結(jié)果表明，前驅(qū)體在氮氣下高溫煅燒時會發(fā)生熔合，形成微米級的NiFe合金顆粒，并催化形成氮摻


雜石墨烯微管。該結(jié)構(gòu)可為HER提供更多的活性位點。電化學(xué)測試表明，該催化劑的過電位和Tafel斜率較小，分別為70.5mV和63.4mV dec-1，且循環(huán)性能穩(wěn)定，是的HER催化劑。