离子交换是一种应用广泛的合成手段,可用于设计产物的尺寸、形貌、结构及成分。本文的工作主要围绕以单晶ZnO纳米棒为模板进行离子交换制备多孔单晶CoO纳米棒(PS CoO NRs)及其应用的研究。首先,利用气相阳离子交换制备PS CoO NRs及其化学产氢性能研究。首次系统研究了单晶ZnO纳米棒在CoCl2气氛下的阳离子交换过程,证明交换过程是由外向内进行交换,当温度达到600°C时完成离子交换反应,得到物相纯净的CoO纳米棒。并将得到的PS CoO纳米棒与多孔多晶CoO纳米棒(PP CoO NRs)进行了化学产氢的对比,由于PS CoO NRs具有较高的活性位点,其产氢速率要远高于PP CoO NRs和其他贵金属催化剂。其次,将PS CoO NRs与PP CoO NRs应用于光电产氢。将制备出的两种不同的CoO进行了光电产氢上的应用测试,发现PS CoO NRs的产氢光电流密度要高于PP CoO NRs,对两种CoO光电产氢性能不同的进行了多方位的分析。本工作表明这种方法可以推广到制备单晶金属氧化物作为光电产氢的电极材料。最后,利用物理气相沉积法制备CoO/CdS玉米棒状异质结结构。对比了CoO/CdS异质结结构与单纯的CoO NRs和CdS薄膜的光降解染料的性能对比。因CoO/CdS异质结结构具有很大的表面积和更宽的光吸收范围以及II型半导体能带结构利于传导光生电子空穴对,在光催化方面表现出很好的应用前景。