微纳米火箭作为一类管状微纳米马达,能够将其他形式能量转化为机械能驱动自身运动,并能在微纳米尺度执行特定的任务。基于强劲的自主运动以及货物运载能力,微纳米火箭在环境修复、药物运输、显微医疗、微纳加工和生物传感等领域具有广阔的应用前景。当前微纳米火箭的合成方法主要包括卷曲法和模板辅助沉积法,而这两种制备方法需要光刻、金属溅射、超临界干燥等复杂的设备。昂贵的成本和复杂的制造工艺限制了微纳米火箭的多元化应用和大规模制备。埃洛石作为天然铝硅酸盐黏土矿物,地表储量丰富,具有不对称卷曲管状结构,满足微纳米火箭运动的几何条件。本论文基于埃洛石不对称管状结构和内外表面理化性质差异等特点,通过简单的合成工艺,成功制备一系列可以在H2O2溶液中自主运动的埃洛石基纳米火箭。利用功能化修饰与负载,论文研究了埃洛石纳米火箭在磁场或者光照下的运动行为,同时探究了埃洛石基纳米火箭在环境修复、抗菌和催化领域的应用性能。研究拓宽了微纳米火箭的合成路线,为黏土基微纳米马达的开发与应用提供了设计依据。本文研究内容如下:一、基于埃洛石内外表面的物理化学异性,选择性地将Pt纳米粒子负载在埃洛石内腔表面,Fe3O4纳米粒子负载在外表面,成功制备Fe3O4/HNTs/Pt纳米火箭。纳米火箭可以在H2O2溶液中进行气泡推进的自主运动,H2O2浓度为5.0wt%时纳米火箭的速度高达368μm/s。在运动过程中,纳米火箭展现出收集行为,可以自组装成类鱼形状的聚集体。Fe3O4的催化活性配合强劲高速的自运动,埃洛石纳米火箭可以在无需外部搅拌的情况下通过Fenton反应实现对污水中Rh B染料分子的高效去除。此外,利用Fe3O4的磁性,通过外加磁场可以实现对纳米火箭运动方向的调控和污水修复后样品的简便回收。除了体相溶液,埃洛石纳米火箭还可以在微流体中实现对污水的修复。埃洛石纳米火箭在30 min内对Rh B的去除率为96%,是不能自主运动的Fe3O4/HNTs去除效率的3倍。实验结果证明,自运动可以有效促进样品与污染物的接触以及活性物质的传输与扩散,提升污染物去除效率。二、鉴于α-Fe2O3的光催化活性和Ag的化学催化活性,通过简单的湿化学法成功制备出具有光增强运动能力的Ag-Fe2O3/HNTs纳米火箭。在无光条件下,Ag催化H2O2分解产生气泡进行运动。施加光照后,Ag-Fe2O3/HNTs纳米火箭的速度大幅提升。光强为80 m W cm-2的可见光照射下,纳米火箭在3.0 wt%H2O2溶液中的平均运动速度高达480μm/s,是无光照条件下的1.7倍。不仅可以通过改变H2O2浓度,还可以通过简单改变光照强度来实现Ag-Fe2O3/HNTs速度的调节。通过控制可见光照射的“开/关”,可以实现纳米火箭高度可逆和可控的“强/弱”运动。可见光照射下,纳米火箭可以实现对水中盐酸四环素（TC-H）的光催化降解,实现了污水的修复。自运动能力配合光催化活性,纳米火箭展现出优异的降解性能,在50 min内TC-H的降解率高达91%,降解速度是不具备自运动能力样品的3倍,同时对光增强运动机理和光催化降解TC-H的机理以及降解路径进行了研究。三、利用埃洛石内外表面电荷异性和内腔的毛细作用,选择性地在埃洛石内腔表面负载Ag,外表面负载Mn Ox和Ag,成功制备出具有抗菌性能的Mn Ox-Ag/HNTs纳米火箭。纳米火箭在2.0 wt%H2O2溶液中的平均运动速度高达138μm/s,并且即使在H2O2溶液浓度低至0.2 wt%条件下也可以进行有效地运动。基于所负载Ag和运动过程中产生的Ag+和·O2-的强抗菌活性,Mn Ox-Ag/HNTs纳米火箭可以有效杀死大肠杆菌。纳米火箭强劲的运动可以带动周围流体流动引起对流效应,从而增强抗菌物质的传质作用,提升抗菌性能。纳米火箭在2 min内的抗菌效率高达97%,是不具备自主运动能力的样品的3倍。实验结果表明抗菌组分通过破坏大肠杆菌的结构来使其失去生物活性。四、使用1-羟乙基-2,3-二甲基咪唑氯盐离子液体对埃洛石进行改性,将Pd纳米粒子选择性地负载到埃洛石的内腔表面,成功制备出Pd-IL-HNTs催化纳米火箭,并用于H2O2体系中的苯甲醇选择性氧化。纳米火箭可以在H2O2和苯甲醇溶液中进行高效气泡驱动运动,在30.0 wt%H2O2溶液中的平均运动速度高达276μm/s。离子液体的修饰增强了催化剂的疏水性能,使其能够在运动过程中与苯甲醇充分接触。基于强劲的运动能力以及催化活性,Pd-IL-HNTs纳米火箭展现出优异的催化性能,苯甲醇的转化率高达99.6%,苯甲醛选择性高达100%,TOF值为118.1 h-1,优于不能进行自主运动的蒙脱石和高岭石基催化剂。Pd与离子液体之间存在电子转移,对催化性能具有提升作用。催化剂还展示了优异的循环性和稳定性,在循环5次之后催化性能无明显的衰减。综上,本研究利用埃洛石成功制备了高性能纳米火箭,拓宽了纳米火箭的合成路线,为新型黏土材料的开发和设计提供了依据。