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近年来,环境污染所引起的人类健康和生态破坏等问题已严重制约了人类社会的可持续发展,而纳米科技和材料制备技术的蓬勃发展,为解决这类问题带来了新思路。在众多纳米材料中,介孔氧化硅纳米材料（Mesoporous Silica Nanoparticles,MSNs）凭借其大的比表面积、可调的孔径、优异的生物相容性以及易于表面功能化等特点,被用作药物载体和纳米反应器等,广泛应用于环境、新能源和生物医学等领域。其中,中空和夹心中空的纳米结构更是具有空腔大小可调,内核易于功能化等独特优势,吸引了越来越多的关注。本论文以中空和夹心中空介孔氧化硅纳米材料（Hollow/Rattle Mesoporous Silica Nanoparticles,HMSNs and RMSNs）作为研究对象。通过自模板法设计了不同结构的氧化硅球,研究了中空和夹心中空氧化硅纳米球的制备、选择性刻蚀的机理以及在催化和生物医药领域的应用。本论文的研究内容主要如下:第一部分,研究了中空和夹心中空介孔氧化硅的制备及其催化和生物兼容性性能。利用改性的Sto?ber法,以正硅酸四乙酯（TEOS）和3-（2-氨乙基）-氨丙基三甲氧基硅烷（TSD）混合硅源共聚先制备实心杂交氧化硅球,随后,在氢氟酸（HF）水溶液中发生选择性刻蚀。在刻蚀掉氧化硅球内部后,实心球转变成中空或夹心中空形貌。这过程中,TSD的用量对最后的形貌有决定性影响。CHN元素分析、Si MAS NMR和TG分析表明,实心杂交氧化硅球内部结构不均匀,内核处分布有更多的有机基团,导致这部分密度偏低,更易被刻蚀。特别地,利用杂交氧化硅球的不均匀分布,我们进一步制得了多壳层中空和夹心中空介孔氧化硅纳米材料。此外,得益于HMSNs上残留的氨基基团,HMSNs空腔中原位包覆了Au纳米粒子,所得Au@HMSNs材料对4-硝基苯酚（4-NP）表现出优异的催化性能。最后,HMSNs样品也呈现出良好的生物兼容性。第二部分,研究了夹心中空介孔氧化硅纳米材料的制备及其在吸附和生物医学上的应用。首先,设计一种具有三层不同结构的氧化硅球,其内核为纯氧化硅层,中间层为杂交氧化硅层,外壳为CTAB和TEOS自组装形成的混合氧化硅层。在水热处理过程中,利用不同结构氧化硅层的溶解速度差异,杂交层更易于溶解,纯氧化硅层和CTAB/SiO2混合氧化硅相对结实,所以形成了RMSNs。实验结果表明,CTAB的用量对刻蚀起关键作用,没有或CTAB用量过多时都不能得到所期望的夹心中空形貌。通过TEM、BET以及对实验结果的讨论,考察了选择性刻蚀的机理。最后,以罗丹明B（RhB）、A549细胞和布洛芬（IBU）分别考察了所得RMSNs样品在吸附、生物兼容性和药物传输上的应用。通过上述研究,我们对中空和夹心中空氧化硅纳米材料的制备、影响因素、选择性刻蚀机理以及HMSNs/RMSNs的催化和药物传输性能等有了更深层次的认识。