纳米材料具有组分和结构的多样性，呈现出不同于宏观材料的独特物理和化学性质，在光学、磁学、催化及电子等领域发挥着重要作用。通过“自上而下”或“自下而上”的方法，人们已经成功制备了一系列组分结构各异的纳米材料，然而同时对纳米材料的结构和组分进行合理的设计与调控以得到具有特定功能的纳米复合材料仍然极具挑战。本论文主要围绕空心纳米复合材料的设计与制备方面开展了一些研究工作，并探索了其在生物医学和电催化中的应用。具体工作如下:　　1.设计了一种新型金纳米笼-中空SiO2(Au/SiO2)纳米摇铃结构，并集成了SERS成像、药物输运和光热疗等多种诊疗功能。第一，拉曼信号分子pATP修饰的金纳米笼提供SERS信号可以用作拉曼探针示踪纳米笼内吞至细胞的过程;第二，金纳米笼和SiO2空心球的中空多孔结构提供更多的药物负载位点，使该体系作为高效的载药体系;第三，具有近红外区光吸收的金纳米笼可以将近红外光高效转化为热，用作光热疗剂;第四，通过Tat肽修饰SiO2表面，得到Tat肽功能化的Au/SiO2(T-Au/SiO2)纳米摇铃具有高生物相容性和内吞进细胞的能力，并且防止金纳米笼团聚以保持拉曼信号的稳定。　　2.基于近红外二区（NIR-Ⅱ）荧光量子点Ag2S，通过两亲性分子C18PMH-PEG包覆得到PEG-Ag2S，可以用作活体靶向、药物输运和近红外荧光成像的多功能诊疗平台。第一，通过C18PMH-PEG的修饰，将油相Ag2S转水相，形成的PEG-Ag2S具有活体长血液循环时间（半衰期为10.3 h）和高肿瘤靶向能力(小鼠尾静脉注射9h后，Ag2S在肿瘤部位富集达到最大为8.9％ID/gram);第二，两亲性分子C18PMH-PEG与油相Ag2S形成疏水中间层，可用于高效疏水性药物负载（相对于Ag2S的质量，DOX载药量为93％）;第三，Ag2S量子点的近红外荧光具有较高的组织穿透深度和时间空间分辨率，使体系可作为活体荧光造影剂。因此，利用DOX负载的PEG-Ag2S新型诊疗平台，可以实现活体肿瘤诊断，治疗和实时监控。　　3.构建了一种新型钴氮掺杂介孔碳空心球(Co-N-mC)催化剂，具有均匀分布的多活性中心、高比表面积和介孔孔道等特点，并表现出优异的氧还原反应(ORR)电催化活性与选择性。Co-N-mC催化剂通过含钴聚多巴胺包覆的聚苯乙烯(PS@PDA-Co)前驱体在N2下高温煅烧获得。聚多巴胺的双酚官能团可以鳌合钴离子使钴活性中心（钴氮配位组分和石墨烯层包覆的钴颗粒）均匀分散在煅烧后的Co-N-mC中。同时，Co-N-mC具有高比表面积（342 m2 g-1）和介孔孔道(4.7 nm)，有利于反应物与产物快速转移和反应活性中心的利用。因此，Co-N-mC表现出高ORR催化活性和选择性，在0.1 M KOH的电解质溶液中，经过4电子路径电催化还原氧气，表征催化性能的起峰电位和半波电位值分别为0.940 V和0.851 V，性能接近商业20％ Pt/C催化剂。此外，该催化剂具有高稳定性，在0.7V下的恒电压测试中，经过60000 s时间的测试，电流下降不到4％。