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发展可持续、高效的能源转化技术是人类面对的全球主题之一。探索与开发通用且廉价的高性能催化剂是应对能源短缺与环境污染等全球性问题的重要措施。催化剂已广泛应用于工业生产来提高生产效率,比如能源转化、环境催化以及精细化工领域。研究表明,负载型金属催化剂的催化性能与其金属活性组分在载体上的尺寸大小密切相关。亚纳米团簇比纳米级粒子具有更好的催化活性或选择性归因于其金属活性组分在高比表面积的载体上以高度分散的纳米团簇形式存在,可以充分利用催化活性位点,进而提高了催化剂的反应活性和金属原子利用率。为了使金属催化剂上每个金属原子的催化效果达到最佳,将金属以单原子的形式均匀分布在载体上,制备出高活性、高选择性和高稳定性的单原子催化剂。单原子催化作为填补均相催化剂和非均相催化剂之间空白的思想桥梁,迅速成为催化领域的研究前沿,从而进入了非均相催化和均相催化的新时代。纳米催化中,纳米团簇及亚纳米团簇包含多个催化活性中心。而对于单原子催化,金属以单原子的形式均匀单一地负载在金属、金属氧化物、二维材料和分子筛等载体上,以单原子作为催化活性中心进行催化反应。因此,将金属分散成超小纳米微粒、团簇和单原子是提高金属使用效率和催化反应活性的有效策略。我们之前建立了一种新型的用于制备中空聚合物纳米结构的方法。该方法基于“配位竞争诱导聚合”（CCIP）的机理,通过边拆解边聚合的方式实现中空聚合物纳米结构的构筑。该方法设计新颖、思路巧妙、制备条件温和,为构筑一系列基于聚合物的中空结构提供了研究平台。基于此,我们通过对该方法的反应条件进行调控和掺入金属离子,实现了对所制备的中空聚合物纳米结构的功能化。本论文以开发具有优异催化性能的氮掺杂的碳基材料为目的,通过掺杂引入催化活性位点进而控制纳米微粒的大小进行探讨,为进一步实现催化剂在工业生产中的规模化应用提供研究基础。第二章中,我们通过CCIP策略制备了超小型贵金属钯纳米颗粒（Pd NPs）的氮掺杂的中空碳纳米笼结构（Fe3O4/Pd@C NCs）。利用聚多巴胺（PDA）为碳源,Pd与N之间的配位相互作用可以阻止Pd NPs的聚集,从而有助于形成超小型Pd NPs,提高贵金属原子的利用率。结合Pd NPs的独特性质以及Fe3O4 NPs具有较强的磁性利于材料回收利用,我们以硼氢化钠（NaBH4）为还原剂,对4-硝基苯酚（4-NP）进行还原,研究了复合材料的催化性能以及催化稳定性。这种复合纳米笼结构为制备一系列较强催化性能的碳基中空纳米结构提供了思路和平台。在第二章工作的基础上,我们尝试进一步将金属原子的尺寸减小,能够达到单原子的理想状态。第三章中,我们报道了通过CCIP策略,精确控制得到氮掺杂的多孔碳上负载的单原子铁（Fe-ISAs/p-CN）催化剂。Fe（acac）3既作为铁源又作为氧化剂,将ZIF-8拆解同时促进吡咯的聚合,利用吡咯中N和Fe的配位作用在热解过程中,有效地避免了铁原子的团聚,形成了单个Fe原子。该催化剂具有良好的ORR性能和循环稳定性。相比于贵金属催化剂具有大规模商业应用的前景。