能源短缺与环境污染是当今社会面临的两大难题。氢能以其来源广泛、热值高、产物无污染等优点将成为未来的主流能源。其中,催化甲酸及其衍生物制氢已成为当前氢能开发的热点领域之一。然而,低产氢效率和低选择性是制约该技术实际应用的瓶颈问题。同时,传统降解纺织印染废水的生物法、芬顿法以及光电催化等技术面临着处理条件苛刻、效率低以及易二次污染等问题,也亟需开发新技术和新方法。针对上述问题,本文做了三个方面的研究。首先,我们利用无机中空纳米纤维的高比表面积和丰富的传质通道,以一维钛酸盐纳米纤维作为氧化钯纳米催化剂的载体,大幅提高了氧化钯室温催化甲酸盐制氢的活性和选择性。其次,本文利用甲酸盐制氢反应过程中产生的大量活性自由基作为氧化剂和还原剂,用于快速降解包括硝基酚和染料在内的多种有机污染物,成功构建了串联催化体系。最后,以纺织工程技术为指导,本文设计开发了柔性有机纤维负载无机纳米催化剂体系,优化了纳米催化剂的活性,增进了纳米催化剂的稳定性,有效解决了无机纳米催化剂在实际使用过程中易团聚、易失活以及无法有效回收等痛点问题,最终为氢能开发和污染物处理提供了全新的思路和方法。本文具体研究内容如下:（1）基于柯肯达尔效应,我们开发了一维钛酸盐纳米纤维负载空心Pd O纳米催化材料（kv-Pd O/Ti NFs）。无需外加助剂,kv-Pd O/Ti NFs表现出优异的室温选择性催化甲酸钠产氢活性,产氢速率可达15.8 mol g _Pd^-1 h^-1,反应转化率TOF值高达6312.7 h^-1。反应气体成分只有H₂,无CO_x的产生,减少温室气体排放的同时也避免了催化剂中毒失活,从而使催化剂具有高稳定性。基于实验和DFT计算结果,我们发现暴露在表面的Pd和最外缘的O原子显著增强了Pd O（101）催化活化C-H键以及分解水的能力,改变了反应路径,降低了反应活化能,这是kv-Pd O/Ti NFs高效催化甲酸钠制氢的根本原因。（2）通过原位还原技术,我们将纳米Pd负载于Ti NFs上,并使Pd在O₂气氛中充分氧化,成功制备出价态可变的Pd O_x/Ti NFs（1x中的O原子上,被邻近H自由基还原为氨基后,才从催化材料表面脱附。这一过程保证了硝基转化为氨基的催化选择性接近100%,而反应决速步骤则是-NO₂还原为-NO。硝基酚彻底还原为氨基酚后,剩余的甲酸盐会继续催化产生H₂,因此反应体系的氢利用率可达100%。（3）为解决纳米催化剂易团聚失活的问题,我们利用纺织纤维材料的柔性、易加工、表面性能可控等特性,通过表面水热适度刻蚀聚酰亚胺纤维,将其与氧化钯纳米催化剂复合,制备了柔性复合纤维催化材料。纤维载体为纳米催化材料提供了吸附位点,同时可将反应底物富集,提供了催化反应微环境。我们将复合纤维催化材料结合甲酸盐制氢反应,用于串联降解偶氮类染料。结果表明,在室温反应条件下,该体系不仅对单一染料有高效的脱色降解效果,具有良好的耐高盐特性,还可实现多种染料的同步高效脱色降解,为复杂环境下纺织印染废水的处理提供了新的解决途径。