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本论文从无机纳米多孔材料在环境净化和能源储存的应用出发，制备了金钛酸盐纳米管和金二氧化钛纳米复合材料，研究了它们对一氧化碳氧化的催化性能，并原位观测了其反应过程；制备了镍钛酸盐纳米管和镍二氧化钛纳米复合材料，研究了其作为磁性可回收光催化剂对甲基橙的催化降解作用；高温氢氧化钾和高温二氧化碳活化法活化有序介孔碳氮化物，制备得到一系列氮掺杂多孔碳材料，将它们应用于氢气储存和电化学电容器活性材料。
用溶剂热法制备钛酸盐纳米管，离子交换和氢气还原制备得到了金钛酸盐纳米管复合材料。通过醋酸回流处理，这种金钛酸盐纳米管可以转换为金二氧化钛纳米复合材料。对这些材料进行了X射线衍射(XRD)，电感耦合等离子体光谱(ICP)，透射电镜(TEM)和低温氮气吸附脱附等测试和详细表征。研究了这两种材料对一氧化碳催化氧化的性能。对这些催化剂样品的热稳定性、循环稳定性和时间稳定性做了测试分析。原位红外光谱观测和分析了这两种催化剂对一氧化碳分子的吸附和氧化过程，并比较载体对催化剂性能影响的因素，发现载体中离子空位类型是影响催化活性非常关键的因素。通过纳米镍金属颗粒的负载，制备得到了镍质子钛酸盐纳米管和镍二氧化钛复合纳米材料，采用XRD、TEM、ICP和MPMS(磁学测试)对样品的结构形貌和磁性进行了分析表征，研究了镍二氧化钛样品作为磁性可回收光催化剂用于降解污水中的甲基橙。
将反模板法制备好的有序介孔碳氮化物，通过高温氢氧化钾和高温二氧化碳活化处理，控制活化工艺，得到了一系列氮掺杂多孔碳材料。用低温氮气吸附脱附、XRD、TEM、元素分析等方法对这些材料的结构、形貌和组成进行了表征测试。高温二氧化碳活化三小时生成的样品为一种氮掺杂的碳空心球结构，壳壁为高度丰富的微孔，微孔尺寸集中在0.7nm左右。氢氧化钾与有序介孔碳氮化物高质量比时活化生成的样品具有非常高的比表面积和孔容，微孔丰富，其中5：1质量比活化产生的样品比表面积达2833m2g-1，孔容达2.68mLg-1，微孔丰富，微孔尺寸集中在0.70nm左右，结构中还含有一定的介孔分布。
储氢方面，在室温298K，高温二氧化碳活化三小时的含氮碳空心球样品具有优异的储氢性能，8MPa压力下吸氢质量含量达到2.21wt％，且氢气的吸附仍未呈现饱和状态。氢气的吸附和脱附完全可逆，循环测试多次吸氢性能稳定。高温氢氧化钾活化所得的具有高比表面积(2833m2g-1)的多孔碳氮材料，298K和273K吸氢量分别为0.92wt％和1.28wt％，稍高于具有类似孔结构和比表面积的多孔纯碳相材料。对这些多孔碳氮材料的低温常压吸氢性能也进行了分析研究，其中高温氢氧化钾活化所得的具有高比表面积(2833 m2 g-1)的多孔碳氮材料低温常压吸氢质量比达2.17wt％。
电化学电容方面，对高温二氧化碳和高温氢氧化钾活化得到的多孔碳氮材料在碱性6M KOH和中性1M NaNO3电解液下的电化学性能进行了表征分析。循环伏安法分析表明，高温氢氧化钾与有序介孔碳氮化物3：1和5：1质量比下活化得到的高比表面高微孔含氮碳材料在碱性电解液下，2mVs-1扫描速率下比电容值高达320Fg-1以上，50mVs-1扫描速率下比电容值仍在260Fg-1以上，表明它们可以用于制备高功能的电化学电容器。对其它多孔含氮碳材料在碱性和中性电解液下的电化学性能综合分析对比认为，在碱性电解液条件下表面氮基基团会发生氧化还原反应从而引发一定的法拉第电容，有利于多孔碳材料比电容值的提高。