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随着人类社会的日新月异，能源短缺和环境污染已经成为人类健康、生态平衡和社会经济发展面临的最大挑战。当今社会的大部分物质都是通过催化反应而生产的，因此，发展新的催化材料是实现可持续发展的有效途径。利用可见光的光催化技术绿色环保，不仅反应效率高，速度快，而且对多种有机污染物降解效果显著。同时在化学工业上，高效的氧化反应催化剂是人们梦寐以求的。因此，利用纳米材料设计、制备新型的环境友好，高效的催化剂是一项具有广泛基础研究价值和应用前景的重要课题。本论文中利用简便的化学方法设计、制备尺寸和形貌可控的纳米材料，应用于光催化和烃类的选择性催化氧化方面。（1）采用简单的室温固相法，合成一系列不同阴离子(Cl-, Br-, I-, CrO42-, PO43-,PW12O403-, SiW12O404-)的银盐，在紫外光的照射下，使之生成银@银盐复合光催化剂。通过电镜发现，5-40nm的银纳米颗粒均匀地沉积在银盐的表面。通过紫外可见光谱证明，所获得复合光催化剂在可见光区域有明显的吸收。利用可见光降解甲基橙来检验所制备光催化剂的催化活性，其中Ag@Ag4SiW12O40具有最高的催化活性。在这个催化体系中，形成的空穴即正电中心是催化反应进行的关键，其决定了光催化剂的催化活性。进一步实验证明：通过调控复合光催化剂中的阴离子可以调控这种催化剂的催化活性。电荷数越高且越稳定的阴离子，其光催化活性越高。（2）采用室温刻蚀法，利用硅量子点的协助，一步获得介孔黑二氧化钛纳米晶。通过XRD证实其为高度结晶的锐钛矿二氧化钛。通过拉曼光谱证实其中除了锐钛矿二氧化钛的拉曼特征峰，还有许多不属于任何晶相的峰，这说明介孔黑二氧化钛中有一些无序相，激发了拉曼的禁止模式。通过电镜图片，发现介孔黑二氧化钛纳米晶具有一个独特的核壳结构，其内部为高度结晶的锐钛矿二氧化钛，其外层包覆了1nm左右的无序层。进一步通过电镜图片，扫描透射电子显微镜，氮气吸附脱附曲线和孔径分布曲线，证实介孔黑二氧化钛纳米晶的孔径为5nm。通过漫反射吸收和反射光谱证明其在400-2500nm有明显的吸收和较强的限光效应。通过光电流密度与时间的曲线证实，介孔黑二氧化钛有明显的光响应。使之直接作为光催化剂，利用可见光降解甲基橙来检验其催化活性，实验证明：介孔黑二氧化钛纳米晶是高效的光催化剂。在合成过程中，硅量子点起了重要的作用。（3）采用简单的水热法，制备荧光性质可控的稀土纳米材料。在利用不同添加剂时可以获得不同荧光的氧化钇纳米颗粒。在以六亚甲基四胺为添加剂时，可以获得具有红色荧光的氧化钇纳米颗粒；在以葡萄糖为添加剂时，可以获得具有蓝色荧光的氧化钇纳米颗粒。而同时添加两种添加剂，可以获得同时具有蓝色和红色荧光的氧化钇纳米颗粒。通过电镜图片，发现氧化钇纳米颗粒为均匀的球形，尺寸在300-500nm。通过XPS，同步辐射和其荧光强度与煅烧温度的对比，证实氧化钇纳米颗粒的荧光与其氧的发光基团有关，例如，氧缺陷。同时在多酸的协助下，水热一步获得了氧化钇掺铕纳米晶，通过电镜图片发现其尺寸为5nm左右。通过样品的激发和发射光谱证实了其荧光性质良好。在铕的掺杂浓度为13%时，其荧光强度最强。利用相同的多酸协助，也可以获得氧化钇纳米晶。通过电镜图片证实，其颗粒尺寸为5nm。把不同颜色荧光的氧化钇纳米颗粒直接作为光催化剂，利用紫外光降解甲基橙来检验所制备的光催化剂的催化活性，实验证明：具有蓝色荧光的氧化钇纳米颗粒的光催化活性最强。（4）采用微乳液法，制备了不同尺寸和不同氧化还原状态的聚苯胺（NEB, NLB,和NS）纳米材料。同时采用常规方法制备不同尺寸和不同氧化还原状态的聚苯胺（BEB, BLB和BS）块体材料。在循环伏安曲线中，发现NEB比其他形式的聚苯胺具有更高的峰电流和峰电势，因此具有更高的活性。同时在不同过氧化氢浓度的循环伏安曲线中，NEB也表现出了高活性。使之直接作为催化剂，利用环己烯的选择性氧化反应来检验所制备的催化剂的催化活性。实验证实：NEB型聚苯胺具有最高的催化活性，这归因于其小尺寸，高的比表面积和电子转移的增强。（5）采用微乳液法，制备不同金属（Au, Pt, Ag）-石墨烯的复杂纳米结构（核壳纳米结构，中空的石墨烯纳米球和高密度金属负载的石墨烯）。通过电镜图片发现，所获得金属-石墨烯核壳纳米复合材料其金属核为10nm左右，被2nm的石墨烯壳包围着；中空的石墨烯纳米球在反应时间为5h时，其直径为30-70nm，而延长反应时间到8h，其直径为40-50nm；在高密度金属负载的石墨烯中，2.5nm的金属纳米颗粒均匀地沉积在石墨烯表面。通过Raman，EELS，XPS等进一步证实了在核壳纳米复合结构中，其壳层为石墨烯。使之直接作为催化剂，利用环己烯的选择性氧化反应来检验所制备的催化剂的催化活性，使用空气作为氧化剂，实验证实：Au-graphene核壳纳米复合材料具有最高的催化活性，可归因于其纳米催化剂与协同限域效应在同一体系中提高了催化剂的性能。（6）设计合成(Pt-C60)@SiO2核壳纳米复合结构。通过电镜图片证实，得到了想要的(Pt-C60)@SiO2核壳纳米复合结构。通过氮气吸附脱附曲线和孔分布曲线证实，所获得的纳米复合材料，其吸附曲线为典型的Ⅳ类，孔径主要分布在5.5和6.9nm。在常压和适当的温度（268K吸附，393K脱附）下，对所获得的样品进行可逆储氢性质的研究。通过氮气吸附脱附曲线和孔径分布曲线证实，所获得的(Pt-C60)@SiO2核壳纳米复合材料是可以可逆储氢的。通过质量计算得出其储氢量为1.8wt%。