内嵌富勒烯是一类特殊的富勒烯,由于碳笼内部内嵌了不同的原子或原子簇(内嵌物)而且内嵌物可以转移特定数目的电子到碳笼上,因此成为一种独特的碳纳米材料,并且具有很多空心富勒烯所不具备的物理和化学性质以及在生物医学,能源等领域有着巨大的应用潜力。另一方面,通过将原子、分子组装成有序的微观结构,可以改进材料的物理和化学性质甚至带来新的性质,进一步可以构筑出具有特定功能的器件并实现实际应用。基于富勒烯纳米结构所具有的潜在应用前景,本论文以制备新型内嵌富勒烯微纳米结构为出发点,围绕着内嵌富勒烯Sc3N@C80(Ih)的自组装性质,开展了以下几个方面的工作：(1)、利用超分子方法制备出金属卟啉(间-4(4-吡啶)锌卟啉,ZnTPyP)包裹的Sc3N@C80(In,以下省略异构体标记)的复合结构六角纳米棒。我们利用水作为溶解表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的溶剂,研究了溶剂与反应物的比例对Sc3N@C80-ZnTPyP复合结构纳米棒的长度与大小的影响。通过TEM,EDX,TGA,Raman光谱和电化学研究,证实了Sc3N@C80-ZnTPyP纳米棒的包覆特性以及复合结构。通过XRD对比研究,我们发现由于ZnTPyP分子倾向于在轴向方向自组装,而Sc3N@C8o-ZnTPyP复合纳米棒同样沿着ZnTPyP分子进行轴向自组装。通过对比Sc3N@C8o-ZnTPyP与C60-ZnTPyP纳米棒的UV-vis电子吸收光谱,揭示了富勒烯的电子结构对于富勒烯与ZnTPyP的组装聚集行为以及所形成的复合结构的影响。与纯的ZnTPyP纳米管相比,Sc3N@C80-ZnTPyP纳米棒的荧光发射强度产生了更强的淬灭(-88%),说明从激发的ZnTPyP到Sc3N@C80可能存在光诱导电子转移。(2)、通过液液界面沉降法(LLIP),首次利用对二甲苯作为Sc3N@C8o的良性溶剂,成功地制备出了纯的Sc3N@C80六角单晶微米棒。我们研究了起始的Sc3N@C8o浓度对所形成的单晶微米棒的大小和长度的影响,结果表明通过改变Sc3N@C80溶液的浓度,可以容易地控制Sc3N@C80单晶微米棒的长度。我们通过XRD和电子衍射确定出Sc3N@C80单晶微米棒的晶体结构为六方晶系。通过跟踪SC3N@C80晶体形态的演化过程,我们提出了Sc3N@C80单晶微米棒可能的生长机理,结晶过程中的中间体为侧面带沟槽的六角星形棱柱。Raman光谱证实了SC3N@C80单晶微米棒仅由Sc3N@C80单体分子组成,晶格中没有发生聚合。通过UV-vis-NIR电子吸收光谱研究,发现Sc3N@C80单晶微米棒相比起Sc3N@C80溶液在可见光和近红外区域有更宽和更强的吸收,这是由于单晶微米棒中较强的分子间π-π相互作用对Sc3N@C80分子的电子结构的影响所造成的。我们还研究了Sc3N@C80单晶微米棒的光电化学行为,证明了Sc3N@C80的一维单晶微米棒结构有利于电荷传输,展示了其在光电转换方面的潜在应用。(3)、通过在液液界面沉降法中引入超声处理,首次制备出了骰子状的Sc3N@C80立方块晶体。我们研究了起始的Sc3N@C80溶液的浓度对晶体尺寸的影响,发现Sc3N@C80溶液浓度越大,立方块的尺寸越小。通过改变良性和不良溶剂的种类及体积比,以超声或是剧烈振动的方式混合良性和不良溶剂等条件实验,我们提出了骰子状Sc3N@C80立方块晶体的可能生长机理,认为形成骰子状Sc3N@C80立方块晶体(立方体表面出现空洞)是由于晶体生长过程中溶质供应不足所造成的。利用未引入超声处理的传统的液液界面沉降法,在溶质供应充足的条件下,可以得到完整的Sc3N@C80立方块晶体。最后我们还研究了Sc3N@C80骰子状立方块晶体作为催化剂载体在氧气电还原反应中的应用,并与完整的立方块晶体的性能进行了比较,发现利用骰子状立方块晶体作为催化剂载体时所得到的极限扩散电流密度更高。