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负载型贵金属纳米催化剂具有较高的催化活性和选择性,在工业催化和有机合成等领域有着广泛的应用前景,然而在合成负载型贵金属纳米催化剂时仍然存在以下几个难点：第一,如何选择和制备具有良好性能的纳米级催化剂载体；第二,如何设计一种简单温和的方法实现对贵金属纳米粒子的可控负载；第三,如何实现纳米催化剂的有效分离,回收和重复使用；第四,如何制备新型的的具有精确原子数目的贵金属纳米团簇催化剂,在此基础上从分子水平上研究贵金属结构与催化性能之间的内在关系。本文围绕负载型贵金属纳米催化剂的制备为主线,基于以上几点所述的技术难点,利用水热、溶剂热、静电纺丝等技术结合原位还原、浸渍等方法制备一系列贵金属纳米粒子、纳米团簇为基础的负载型催化剂。通过对复合纳米催化剂的结构和组成、催化性质及循环稳定性等方面的测试分析,揭示载体和贵金属纳米粒子对催化活性和稳定性的影响规律和催化机理。深入探讨了载体的微结构,比表面积,贵金属纳米粒子的尺寸、结构和负载量以及载体与催化剂之间的相互作用等对于催化剂活性和循环稳定性的影响。为实现设计合成新型的具有高催化活性,同时又具有良好循环使用性能的负载型贵金属纳米催化剂提供理论基础和实验数据。具体研究成果如下：(1)通过溶剂热法一步合成了具有花状的硅酸镍三维纳米结构(NSFs),通过Sn2+原位还原方法成功地将Ag纳米粒子负载到硅酸镍纳米花的表面上,得到了Ag粒子高度分散、平均粒径为8.28 nm的AgNPs/NSFs复合纳米材料,该材料在催化还原4-硝基苯酚体系中表现出非常好的催化活性。实验结果证明该方法所得到的Ag粒子能够较强地负载于NSFs载体上,不易团聚和流失。我们成功地将该负载方法拓展到Au纳米粒子的负载上,而且通过控制螯合剂浓度,有效地对NSFs上负载的Au纳米粒子的尺寸进行调控,并且发现催化剂活性与Au粒子的尺寸有着密切关系,粒子尺寸越小,其催化活性越高。经过精密的调控,我们将所负载的Au粒子的粒径控制到到2.7 nm,获得了具有极高催化活性的负载型贵金属复合纳米催化剂,经过5次催化循环实验后,我们合成的复合纳米催化剂仍然保持着良好的催化效果。(2)通过牺牲模板法在水热条件下成功制备了具有空心结构的硅酸钇(YSiO)纳米球,实现了对YSiO空心球的尺寸,外壳厚度和内部空腔大小的调控。系统考察了反应条件(如螯合剂的选择,模板尺寸的大小、前驱体的用量、反应时间、反应温度等)对所合成硅酸钇空心球的影响,并进一步探讨了空心结构的形成机理。此外,我们成功地将该合成方法拓展到多孔硅酸镱、多孔硅酸铒、多孔硅酸铥空心球的制备上,证明该合成路线简单且具有普适性。通过原位还原方法成功地将Au纳米粒子负载到YSiO空心球的表面上,得到了Au粒子高度分散且其平均粒径为3.6 nm的AuNPs/YSiO复合纳米材料,经过5次催化循环实验后,我们合成的复合纳米催化剂仍然保持良好的催化活性,结果表明该方法所得到的Au粒子能够很强地负载于硅酸钇载体上,不易团聚和流失,该复合催化剂具有良好的稳定性。另外,我们还将该方法拓展到具有磁核的蛋黄-蛋壳结构的催化剂的制备上,使催化剂在外界磁场作用下便于回收和重复利用。(3)我们通过静电纺丝技术和水热法相结合的方法制备了由超小纳米管组装成的硅酸铜双层中空纳米纤维(CSHNFs),将该制备方法拓展到制备具有多级结构的硅酸镍、硅酸镁后,我们得到了由超薄纳米片自组装而成的硅酸镍双层中空纳米纤维(NSHNFs)和硅酸镁双层中空纳米纤维(MSHNFs),这些硅酸盐中空纤维在微观上体现了三维纳米结构的特征,在宏观上保持了网毡结构。再通过原位还原方法成功地将Pt纳米粒子负载到CSHNFs的表面上,得到了Pt粒子高度分散、平均粒径只有2.2 nm的PtNPs/CSHNFs复合纳米材料。催化实验表明PtNPs/CSHNFs具有良好的催化氧化CO性能,经过450℃焙烧后,Pt粒子未出现任何的团聚现象,证明PtNPs/CSHNFs具有良好的热稳定性。通过类似的方法,我们还得到了Au粒子高度分散、平均粒径为2.6 nm的AuNPs/NSHNFs复合纳米材料。催化实验结果表明AuNPs/NSHNFs具有良好的液相加氢催化性能,经过5次催化循环实验后,我们合成的复合纳米催化剂仍然保持良好的催化效果。此外,由于这种硅酸盐中空双层纤维在宏观上独特的网毡结构,在液相催化体系中,利用重力自然沉降,即可实现了AuNPs/NSHNFs复合纳米催化的自然分离和重复利用。(4)我们利用用了动力学控制方法合成了一种新的金纳米团簇,该金簇具有四个明显的紫外可见近红外吸收峰,分别位于1230、795、490和430nm。X单晶衍射证明该金簇具有一个棒状的结构,由三个Au13正二十面体共顶点线性排列而成。通过比较AU13, AU25和Au25的紫外可见近红外光谱,我们发现AU13正二十面体的电子属性在由两个Au13正二十面体线性排列组成的Au25和由三个Au13正二十面体线性排列组成的Au37纳米团簇中均得到保留,而且新的二十面体之间的集体效应也在吸收光谱中得到了体现。证明了通过不断组合Au13正二十面体基本单元可以实现团簇尺寸的不断演化,从而诱导了其电子和光学性质的不断变化。同时我们还研究比较了Au25和Au37负载的Ti02纳米复合物在催化CO氧化方面的催化行为,相比于Au25/TiO2, Au37/TiO2表现出了较高的催化活性,证明粒子尺寸对催化活性有着重要的影响。另外,当配体部分失去或者完全失去后,Au37/TiO2的催化活性会随之下降,这种活性的下降可能是由于配体部分或失去后,Au团簇在TiO2表面团聚造成的。