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材料的结构是影响材料性质的重要因素，空心微球是一种特殊的纳米结构材料，具有较大的内部体积和微纳级别的壳层。中空的微纳球材料与其他实心球材料相比具有密度低，比表面积高等特点，已应用于高效能催化剂、药物缓释载体、涂料、微反应器、光电材料等领域。稀土氧化物空心球，同时具备纳米尺寸稀土氧化物和无机空心结构材料的特性，提升了材料的性能，其应用领域更加广阔。本论文采用聚苯乙烯（PS）及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等聚合物微球作为模板，通过溶胶凝胶，均相沉淀和自组装技术，制备得到二氧化铈(CeO2)，氧化钇(Y2O3)和氧化钆（Gd2O3）空心微球，并研究了其低频阻尼性能和光催化性能。主要研究内容和结果如下：1.以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为单体，通过分散聚合法制备了粒径均匀的单分散PS和PMMA微球。探索了反应时间和稳定剂用量对所得微球的影响。体系的转化率随反应时间的延长而提高；随稳定剂用量的增加而提高。聚合物微球的粒径随着稳定剂用量的增大而减小，其粒径分布先变窄后变宽，且聚乙烯吡咯烷酮(PVP)用量为1.5%时微球的粒径分布最窄，单分散性最好。合成聚合物微球单分散性最佳的工艺条件为AIBN用量1%，单体用量10%，恒温反应6h，其中PS微球的分散介质为甲醇，反应温度为70℃，PMMA微球的最佳反应温度为75℃，分散介质为甲醇/去离子水。2.分别以PMMA和PS微球为聚合物模板，通过六水硝酸铈的前驱体溶液均相沉淀和自组装得到CeO2/聚合物复合微球，高温煅烧后得到CeO2空心微球。讨论了在制备复合微球的过程中添加PVP的影响，添加PVP后的复合微球粒径均匀且表面光滑。CeO2空心球煅烧温度为600℃。将CeO2空心微球作为填料制备CeO2/橡胶复合材料；与纯丁基橡胶相比，复合橡胶材料在不同频率(0-180HZ)下的低频阻尼性能得到明显提高。3.以单分散粒径均一的PMMA微球为模板制备出PMMA/Y(OH)CO3核壳复合微球，在不同温度下煅烧后得到Y2O3空心微球。分析了Y2O3空心球的形成机理，研究了Y(NO3)36H2O的用量对复合微球形貌的影响。经对比XRD图谱，最佳煅烧温度为900℃。Y(NO3)36H2O的用量为1mmol时复合微球的包覆程度最好。改变PMMA微球模板的粒径，Y2O3空心球的粒径变化范围为0.9-1.5μm，壳层厚度约为80-100nm，由纳米Y2O3颗粒组成。将所制备的Y2O3空心球与Y2O3粉体分别作为填料加入到丁基橡胶中，添加空心球的复合材料阻尼性能较好。4.以分散聚合法制备的PS微球作为硬模板，以六水硝酸钆溶液为前驱体，三乙醇胺为沉淀剂，通过溶胶凝胶和自组装制备了PS/Gd2O3复合微球，高温煅烧处理后得到Gd2O3空心微球。加入硫酸铵能有效减少空心球壳层表面粘附的纳米Gd2O3实心颗粒。Gd2O3空心球的壳层由立方晶相结构的纳米颗粒组成，外空心直径为950nm，壳层厚度约100nm。在光催化测试中采用空白实验、加入Gd2O3粉体和加入Gd2O3空心微球的三组对比实验，以含双氧水的甲基橙溶液作为模拟废水。实验表明Gd2O3空心微球对甲基橙溶液具有良好的脱色性能，经过360mins处理以后，其脱色率达到85%以上。