中空多壳层结构（HoMS）是一类具有多个壳层及多个空腔的中空多级结构。多个壳层、空腔之间保持着严格的空间顺序关系，使得能量或物质在穿过中空多壳层结构时，必须由外至内或由内至外依次经过每一个壳层，展现出严格的时间和空间顺序，即时空顺序性。HoMS的这种独有属性，使得HoMS材料在能源储存、催化、药物缓释、吸波等应用领域展现出独特且优异的性能。我们课题组发展了一种普适的合成方法，即次序模板法，实现了HoMS组成与微纳结构的精准调控。考虑到分子在不同晶面的结合能不同，设计合成暴露特殊晶面的HoMS材料对调控催化反应活性显得尤为重要，但目前仍是一个巨大挑战。由于MOFs的金属离子具有拓扑有序的排布方式，我们预期在合适的条件下，这类周期性的结构属性能够被保留在由其衍生的金属氧化物中。

我们发现具有十二面体结构的ZIF-67晶体表面由（001）和（011）晶面组成。而Co原子在其中的排布方式与Co₃O₄（111）晶面上的Co原子排布方式具有高度相似性。这种相似的结构使得以ZIF-67作为前驱体时，只需经过简单的拓扑反应，即可实现从ZIF-67向以（111）为优势暴露晶面的Co₃O₄-HoMS的转换，从而获得了更高的催化CO₂还原的能力。本研究工作为开发具有精细壳层结构的微纳复合材料提供了新策略。