氧化铝空心球等氧化物空心结构材料因其许多独特性质,如低密度、热绝缘性、高比表面、高表面渗透性和光散射性等,使其在诸多领域展现出特殊作用和应用前景。在氧化物空心结构制备中,硬模板法被认为是最有效的方法,但在模板去除过程中空心结构易塌陷、模板无法循环利用导致成本较高等问题一直成为硬模板技术推广的瓶颈。针对以上问题,本论文提出以碳酸镁钙微球为循环模板,基于碳酸镁钙与氢氧化铝间溶度积差异为反应驱动力制备氧化铝空心微球的思路,研究了碳酸镁钙模板的形貌尺寸、氧化铝空心球结构构筑和模板循环性等一般调控规律;并探究了氧化铝空心结构对显著提升吸附性能的作用机制;进一步,考察了碳酸镁钙模板溶度积驱动制备其它金属氧化物空心结构的普适性规律。论文的主要研究内容如下:碳酸镁钙模板的制备与形貌尺寸调控。制备了碳酸镁钙模板并探究了合成条件对碳酸镁钙形貌尺寸的调控规律。结果表明:反应温度、搅拌时间、熟化温度等条件对碳酸镁钙的形貌与尺寸有较大影响,调控合成条件可制备得到形状规则、尺寸均匀、大小在3-10μm范围内可调的球形模板。氧化铝空心微球的构筑与性质研究。以碳酸镁钙微球为模板,研究并解决其在铝盐溶液中相对稳定性等关键问题,用于构筑氧化铝空心微球,并探究了模板表面性质、反应体系分散剂组成、前驱体焙烧温度等合成条件对空心球产物性质的影响规律。结果表明:采用以无水乙醇为分散剂、A13+溶液逐滴加入到反应体系等措施,可有效控制A13+与碳酸镁钙间反应速率,保持模板的相对稳定性,构筑得到氧化铝空心球;构筑过程中模板表面光滑度与电荷性质会影响空心球壳体的疏松程度与孔结构;反应体系中水含量会影响空心球结构的完整性;焙烧温度会影响空心球的晶相与孔结构。碳酸镁钙模板的循环性调控研究。将制备空心球后产生的溶解态Mg2+、Ca2+进行模板重构,调控反应体系分散剂以实现模板的循环。结果表明:以无水乙醇为分散剂时,乙醇的存在会影响碳酸镁钙晶粒生长,不能循环得到碳酸镁钙球形模板;使用Mg(NO3)2和Ca(NO3)2混合溶液为分散剂,在构筑得到结构完整的氧化铝空心球的基础上,可实现碳酸镁钙模板的循环和反应后溶液的循环使用。氧化铝空心球的吸附性能研究。以对阴离子型染料刚果红的吸附为模型,通过与块状多孔氧化铝对比,探究了氧化铝空心球的中空结构特性对其吸附性能的提升作用机制,并考察了其对有机染料分子的吸附存储能力。结果表明:氧化铝空心球的空心结构有利于染料分子在其壳体孔道内扩散,较大比表面积有利于其对染料分子的吸附,使其比普通块状多孔氧化铝具有更好的吸附性能;其对阴离子型染料具有较高的吸附容量,在吸附领域展现出潜在的应用前景。溶度积驱动原理在其它金属氧化物空心结构制备中应用的可行性研究。通过热力学计算并结合上述相关实验结果,探究了氧化铝空心球制备反应溶度积驱动原理的实质及其在其它金属氧化物空心结构制备中应用的可行性。结果表明:氢氧化铝和碳酸镁钙间的溶度积差异决定了 Al3+与碳酸镁钙间反应的驱动力,热力学计算结果以及Cr2O3、In2O3等金属氧化物空心球的成功制备证明溶度积驱动原理对其它金属氧化物空心结构的制备具有一定的指导意义。