随着传统化石燃料的过度开采和使用,造成了能源的短缺,并由此引发了一系列环境问题,对人们健康和人类社会的发展造成了严重的影响。因此,开发新的、环境友好的、可再生能源是应对能源和环境危机的不二选择。近几十年来,关于能量存储和转化器件的研究取得了巨大进步,尤其是电催化水分解。本文以设计合成钴基氧化物介孔纳米管为目标,合成了无机-有机杂化的Co-Asp超长纳米线,发展了金属氧化物介孔纳米管、超薄片基介孔纳米管的自模板制备技术,研究了其形成机理,探讨了它们在电化学领域的应用。主要的研究内容包括以下几点:1.以L-天冬氨酸为辅助剂,水和乙二醇为溶剂,合成了平均直径⁴00 nm,长度为几百微米的表面光滑的无机-有机杂化Co-Asp（Asp=L-天冬氨酸）超长纳米线。探讨了反应温度、反应时间、水与乙二醇的比例以及溶液中pH值等因素对无机-有机杂化Co-Asp超长纳米线的合成影响,并确定最佳的反应条件。2.报道了基于无机-有机杂化Co-Asp超长纳米线为自模板,通过缓慢升温热处理,经过表面氧化、氧化诱导的Co-Asp扩散分解、Kirkendall效应等过程,成功合成了Co₃O₄介孔纳米管。兼具开放的端口和介孔结构使Co₃O₄介孔纳米管表现出优异的电化学产氧活性,电流密度为10 mA/cm²时的过电势为390 mV,Tafel斜率为76 mV/dec,并且在锂离子电池性能上也展现出较大的充放电电流和较高的稳定性。我们所报道的自模板策略还可以拓展制备NiO、NiCo₂O₄和Mn₅O₈等介孔纳米管以及具有介孔结构的钴基硫属化合物。3.创新发展了基于无机-有机杂化的Co-Asp超长纳米线为自模板,通过调节反应溶剂中水的含量来控制Co-Asp中离子的分解速率,成功制备了具有三维等级结构和较大比表面积的超薄片基NiCo₂O₄介孔纳米管和Co₃O₄@NiO核壳介孔纳米管。超薄片基NiCo₂O₄介孔纳米管表现出较好的电化学产氧活性和稳定性,较低的起压电势（1.53 V）,电流密度为10 mA/cm²的过电势为360 mV,电催化活性面积为19.8 mF/cm²,是NiCo₂O₄介孔纳米管的两倍（4.75 mF/cm²）。