等级孔材料是在同一主体材料中存在两种或两种以上不同孔径的孔道结构,孔径尺寸逐级分布,兼具各级孔结构的优势,每一级孔结构由下一级的孔结构组成,同时具备分级优势的材料。由于等级孔道结构的耦合作用产生功能上的协同效应,等级孔材料在功能和性质上显示出较单一孔材料更为优异且多功能协同效应的特点。目前,制备等级孔材料的合成方法十分有限,大多只适用于等级孔非金属基材料的合成,而针对等级孔金属及金属氧化物材料的普适性合成策略仍存在较大开发空间。与此同时,金属和金属氧化物前驱体（通常为醇盐）在传统制备纳米材料的溶胶-凝胶合成体系中,难于控制的水解聚合过程易于发生宏观的相分离;对于其他金属盐（如硝酸盐、硫酸盐、氯化物）,金属离子与表面活性剂分子之间的弱界面相互作用难以驱动表面活性剂胶束的组装以及进入到组织框架中。加之等级孔金属及金属氧化物材料在晶化过程中结构极易塌陷,极大的影响了材料的结构稳定性和多孔性,如何拓展合成方法制备元素组成更加多元、结构更为复杂的等级孔金属及金属氧化物材料已成为前沿问题。因此,为推动等级孔金属及金属氧化物材料领域的发展,开发行之有效的合成方法具有重要的现实意义。本论文以大孔/介孔等级孔金属及金属氧化物材料为研究对象,从合成方法的设计,大孔/介孔等级孔材料的结构表征,大孔/介孔等级孔金属及金属氧化物材料的应用以及材料结构与性能间构效关系探索四个方面开展研究。主要取得了以下研究成果:1.我们设计了一种“双基板法”协同自组装策略,以PS-b-PAA胶束和聚合物胶体晶体球为模板构建三维有序大孔/介孔（3DOM/m）贵金属单质材料。由嵌段共聚物PS-b-PAA和贵金属离子组成的复合胶束通过毛细作用力渗透到聚合物蛋白石模板的大孔孔隙中。采用双层FTO玻璃作为基底可以有效地稳定聚合物球蛋白石结构避免松散。后经老化、还原、洗脱处理,即可得到高度稳定的三维有序大孔/介孔等级孔结构。整个合成过程条件温和,制备得到的三维有序大孔/介孔贵金属材料具有丰富的介孔、有序可调的大孔（160～320 nm）和稳定的等级孔结构。得益于等级孔结构的结构特性,制备得到的3DOM/mPd薄膜可以有效改善催化反应过程中的分子传质效率,增加反应的活性位点,增强材料表面的粗糙度,在甲酸电催化氧化中表现出优异的性能(单位质量活性高达95.59m A·mg-1),远高于单一孔结构的Pd基材料以及商业Pd/C材料。该普适性的方法为合成其它种类的等级孔金属材料提供了新思路。2.开发了一种限域性自组装策略,成功制备了三维有序大孔/介孔（3DOM/m）等级孔高熵金属氧化物（HEOs）材料,将等级孔结构拓展到元素组成更为多元的金属氧化物领域。该方法规避了传统高温合成方法导致的活性位点少、传质效率低、结构易塌陷等问题。通过调整引入金属硝酸盐的种类以及数量,该方法已成功合成一系列HEOs材料,并且首次将其中金属元素扩展到9种且避免了异相分离的发生,充分说明了该方法的可靠性和普适性。合成得到的3DOM/m HEOs纳米材料具有三维有序的开放式大孔结构、丰富的介孔、高结晶度和高达123m~2·g-1的比表面积。得益于3DOM/m结构的优势,材料的比表面积和传质效率得到大幅提升,同时提供了更为丰富的催化活性位点和氧空穴。结合HEOs优秀的本征属性,制备得到的3DOM/m HEOs纳米材料在醇类的选择性催化氧化中具有广阔的应用前景。其中,3DOM/m Novenary HEOs对苯甲醇的常压催化氧化转化率达到了72%,选择性接近95%,是一种高效稳定的醇类氧化催化剂。本工作为制备具有巨大应用潜力的等级孔高熵金属氧化物材料提供了新颖且具有现实意义的合成方法。3.我们提出了一种配体辅助协同硬模板法制备多壳层介孔空心金属氢氧化物及氧化物纳米球,进一步拓展了等级孔金属及金属氧化物材料纳米结构的多样性。以Si O2球为模板、抗坏血酸（AA）作为配体、六次甲基四胺（HMT）作为螯合剂,经过层层包覆的协同自组装策略,成功制备了具有等级孔结构的多壳层介孔空心金属氢氧化物及氧化物纳米球。制备得到的纳米球（包括Fe（OH）3、α-Fe2O3、Ni（OH）2和Ni O）具有高的比表面积以及稳定的等级孔结构,兼具单分散性和尺寸均一性,且在280～690 nm之间精确可调,是有机催化领域担载贵金属粒子的优良载体。制备得到的Au/DMHα-Fe2O3纳米复合材料对乙苯的无溶剂催化氧化转化率为28.2%,选择性接近90%,且在一系列惰性碳氢化合物的无溶剂催化氧化方面表现优异。本工作拓宽了多壳层介孔空心金属氧化物材料的制备方法,对等级孔金属及金属氧化物材料在有机催化领域的应用具有推动作用。综上,本论文针对目前发展大孔/介孔等级孔金属及金属氧化物材料所面临的挑战提出了一些有效的解决策略。在合成方法方面,本论文提出了双基板法、限域性自组装法、配体辅助协同硬模板法等合成策略来解决大孔/介孔等级孔金属及金属氧化物合成体系中颗粒聚集、相分离以及高温煅烧导致孔结构坍塌等问题;在合成机理探究方面,本论文通过应用多种表征手段对合成过程进行追踪,总结出不同大孔/介孔等级孔金属及金属氧化物材料的形成机制;在性能应用探索和揭示构效关系方面,本论文首先根据所制得样品的组分、结构及本征化学特性,将其有针对性地应用于不同领域,通过设计有效的催化性能对比实验,从多个角度揭示催化剂性能与大孔/介孔等级孔结构间的构效关系。