由于中空碳球具有特殊的结构和潜在的应用前景而吸引了人们的极大兴趣，特别是在中空碳球壳层引进数量及尺寸可控的直通孔道（大于10 nm）而形成中空笼状碳球受到研究者们越来越多的关注。中空笼状碳球因其形貌是空心与多孔纳米结构的微妙结合，从而具有大的比表面积、良好的生物相容性、优异的化学和热稳定性以及高的导电率等优点，而广泛应用于催化、电化学储能、药物运输与释放、吸附分离以及微反应器等方面。目前，制备笼状中空碳微球的方法有很多，但是依然存在孔道难调控、尺寸不均一以及分散困难等问题。本课题设计并提出了通过纳米空间限域热解树莓状和三明治型复合胶体粒子来制备窄分散非聚集笼状中空碳微球的新思路，并力图实现对碳微球形态、空腔尺寸、孔尺寸以及聚集状态的有效调控。　　（1）将无皂乳液聚合反应制备的软核/硬壳聚苯乙烯（PS）微球作为前驱体，通过微球与SiO2粒子间的静电作用组装成树莓状复合微球。其中SiO2粒子在微球表面的大小以及包覆程度可通过改变溶胶凝胶过程中 TEOS和氨水的用量进行调节。在高温碳化过程中，SiO2粒子刺穿壳层、软核分解和硬壳碳化同时进行，另外，SiO2颗粒的存在可以阻止微球在碳化过程中发生聚集。研究发现，通过调节 SiO2粒子的包覆程度以及聚合物微球的交联度，可以制备出壳层结构相对稳定以及孔隙分布均匀的笼状中空碳微球。　　（2）为了进一步增加壳层的机械强度，我们制备了三明治型聚苯乙烯/SiO2/聚多巴胺复合胶体粒子。首先通过乳液聚合制备了非交联PS微球，然后通过溶胶凝胶过程将 SiO2粒子包覆在微球表面，最后在复合微球表面聚合一层多巴胺形成三明治型复合胶体粒子，使其成为硬壳层。将三明治型复合胶体粒子进行高温热解，制备了壳层稳定且分散均匀的笼状中空氮掺杂碳球，通过改变多巴胺的用量，可以很容易的调节微球的壳层厚度。　　（3）通过软核-硬壳PS微球的自组装及其热解制备了三维有序聚合物大孔膜，并对其形成机理进行了简单的研究。研究发现，随着碳化温度的升高，利用自组装结构中球与球之间的相互支撑作用，可以有助于形成三维有序的聚合物大孔膜。