本论文围绕介孔二氧化硅的孔径调节、形貌控制及其用于孔道内负载和制备C0₃0₄纳米晶展开一系列的工作,主要内容如下：第二章报道蛋白质高分子明胶对六方介孔二氧化硅材料的扩孔效应。正硅酸乙酯（TEOS）和非离子表面活性齐P123 （PEO20PPO69PEO20）分别被用作硅源和模板剂。结果表明：明胶的加入没有影响材料二维六方介孔结构的有序性,材料的孔径和孔容扩大率分别为（29-39）%和（5-22）%,比表面积分布在（445-590）m2.g-1之间。通过对制备溶液的紫外-可见光光谱（UV-Vis）分析,我们推测出明胶的扩孔机理：明胶通过氢键作用与P123胶束的亲水侧相结合,使模板剂胶束变大,从而提高材料的孔径。这与以往报道的其他制备体系的扩孔机理均不相同。在第三章中,以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,明胶为抑制剂,在碱性溶液中制备出介孔二氧化硅纳米球。结果发现明胶可以有效地抑制介孔二氧化硅颗粒的生长。当明胶与CTAB的质量比从0增加到1时,材料的颗粒尺寸逐渐从较宽的微米范围（0.25-0.8）μm减小到较窄的纳米范围（35-100）nm。小角X射线衍射（LAXRD）和N2吸附-脱附测试表明添加明胶前后材料的平均孔径从2 nm扩大到3.7nim。在论文中对明胶在材料制备中的作用机理进行了讨论。在第四章中,将六水合硝酸钴负载到介孔二氧化硅MCM-41的孔道内,通过煅烧得到Co₃O₄/MCM-41-x（x表示C0₃0₄与MCM-41的质量比）复合材料。材料具有较大的比表面积和一定的孔体积。将复合材料制作成超级电容器电极材料,采用循环伏安法和交流阻抗法研究其电化学性能。结果显示C0₃0₄的负载量、扫描速率以及电解液浓度对材料的电化学性能均可产生显著的影响。复合材料具有良好的电化学特性,包括高起始频率、低电荷传递电阻Rct和内阻Ri。电化学研究发现：当x=1.6时,电极比电容高达到308 F·g-1,经过500次连续的循环伏安测试后比电容保留率高达91.3%。在第五章中,以MCM-41为模板制备出具有介孔结构的C0₃0₄陨石坑状微球（C0₃0₄craterlike microspheres, Co₃O₄-CM）。材料的比表面积为60 m2·g-1,孔径集中分布在3.7 nm附近。电化学测试发现Co₃O₄-CM具有较高的起始频率、较小的Ri和Rct,比电容高达102 F明·g-1。经过500次连续的循环伏安测试后比电容保留率为74%。这种形貌的介孔C0₃0₄是第一次被制备出来并用于超级电容器电极材料方面的研究。在第六章中,以带状SBA-15为模板制备出形貌规则、大小均一的C0₃0₄纳米线。研究表明在6 mo1·L-1的KOH电解液中,材料的Rct、Ri最低,起始频率和比电容最高。纳米线的比电容最高可达373 F·g-1,经过500次连续的循环伏安测试后比电容保留率高达90%。以棒状SBA-15为模板制备具有二维六方有序介孔结构的Co₃0₄纳米棒。材料平均孔径为6.3 nm。颗粒长约（15.50）nm,宽约（5-6）nm,远小于已报道的用热分解法制备的C0₃0₄纳米棒。电化学研究表明在2 mo1·L-1的KOH溶液中,材料的Rct和Ri分别为1.74Ω和0.17Ω,比电容高达321 F·g-1。经过500次连续的循环伏安测试后,比电容保留率高达88%。C0₃0₄纳米线和纳米棒均是优良的超级电容器电极材料。在第七章中,考察了MCM-41、Co₃O₄/MCM41-x、Co₃O₄-CM和Co₃0₄纳米线对环己烷氧化反应的选择性催化性能。研究表明：在没有催化剂存在下,主要产物为环己酮；当MCM-41作催化剂时,主要产物为环己醇；而当Co₃O₄/MCM-41-x作催化剂时,环己酮的选择性随着C0₃0₄负载量的增加而提高；C0₃0₄纳米线和Co₃O₄-CM对氧化产物的选择性完全不同。前者对环己酮的选择性高达97.5%,而后者对环己醇的选择性则高达79.3%。在论文中对环己烷氧化反应机理和催化剂的作用机理进行了分析。