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纳米环具有封闭的一维结构,其独特的几何结构、新颖的性能和特殊的应用受到广泛关注。作为简单的等离子体结构,纳米环在可见光和近红外范围内表现出多重共振行为。纳米环也被认为是一种等离子体纳米天线,可以产生强烈的电磁场增强效应。纳米环的多重散射、振动共振吸收、纳米天线辐射和干扰作用使得其在微波吸收、磁性随机存储、催化剂、传感器和太阳能电池传感器等方面拥有潜在的应用前景。基于纳米环的优异性能,本文设计合成了β-Co(OH)2微米环、Zn0纳米环和Zn0纳米环/还原石墨烯复合物,探究其形成机理、电化学检测和光催化性能。主要研究内容如下:1.单晶β-Co(OH)2微米环的可控合成、形成机理及作为传感器对亚硝酸根离子的检测采用简单的低温混合溶剂法先原位生长β-Co(OH)2微米片,再将得到的微米片在室温下陈化24～60 h,得到单晶的六边形β-Co(OH)2微米环。研究反应物的浓度、水-乙醇体积比(δ)、外加水量(V)、陈化温度和陈化时间(ta)等实验参数对微米环的结构和尺寸的影响。在较低的陈化温度,合适的水-乙醇体积比δ,合适的外加水量V和较长的陈化时间ta等实验条件下,能够得到β-Co(OH)2微米环。微米片到微米环的形貌演变机理归结为(0001)晶面的溶解-扩散-重结晶行为。因此,这种制备β-Co(OH)2微米环的方法简单环保。所得的β-Co(OH)2微米环作为修饰电极,对NO2-显示出较高的灵敏度,这为高灵敏度电极材料提供了新途径。2.Zn极性面诱导的化学刻蚀法合成Zn0纳米结构及增强光催化性能采用简单的低温化学刻蚀法选择性地合成单分散的、六边形单晶Zn0纳米结构。该纳米结构的形貌可从纳米片演变到纳米印章、纳米碗、纳米环。这种形貌演变归结为在能量最低原则驱使下带正电的(0001)-Zn极性面的化学刻蚀行为。通过研究Zn0的极性面、表面积、能带、光学性能以及光催化降解罗丹明B(RhB)性能来探究Zn0的形貌、尺寸与其功能间的构效关系。ZnO纳米碗和纳米环分别由于增强的光吸收和等离子体共振吸收而表现出增强的光学和光催化性能。低温合成的ZnO纳米碗尺寸较小,表面复合对光催化反应的表观速率常数k有重要影响;在较高温度下制备的ZnO纳米碗由于表面积减小,光催化活性随尺寸增大而降低。3.形貌和组成可控的Zn0/还原氧化石墨烯纳米片(ZnO/rGO)复合物的制备及其等离子增强光催化性能采用简单的低温一步化学刻蚀法制备ZnO形貌和含量可控的ZnO/rGO复合物。通过改变陈化时间、加热方式以及rGO的加入量来调节ZnO/rGO复合物中ZnO的形貌和含量,并研究了形貌和含量对ZnO/rGO复合物的光学和光催化性能的影响。复合适量ZnO纳米环的ZnO/rGO复合物因其等离子体共振吸收和等离子体纳米天线辐射作用,而分别显著增强光吸收强度和荧光发射强度。ZnO含量为29.54 wt.%的ZnO纳米环/rGO复合物的光催化性能最好,表观反应速率常数k为0.025 min-1,显著高于纯rGO(0.0085 min-1)和ZnO纳米环(0.018 min-1)。光催化活性的增强是吸附容量增大、等离子体光吸收、等离子体纳米天线辐射以及光生电子-空穴对寿命延长等因素协同作用的结果。我们不仅对ZnO纳米环/rGO复合物等离子体增强的光学和光催化性能进行了研究,而且给出了具有高光催化活性的ZnO纳米环/rGO复合物的合成方法。