开发高活性、高选择性、高稳定性的催化剂一直是研究者们追求的目标。如今，随着纳米材料制备与表征技术的发展，对催化剂在分子甚至原子尺度进行调控已成为可能。催化剂的开发也逐步由之前的“催化剂制备→表征测试→成功/下一轮制备表征测试”的研究思路转变为“确认活性中心→设计制备催化剂”的方式。尤其原位表征技术与理论计算模拟的发展，为催化学家理解真正的催化活性中心，进而指导合成催化剂提供了巨大的帮助。本论文致力于发展新方法制备高性能的纳米催化剂，并结合理论计算等，阐明结构与性能间的构效关系，主要研究内容如下:　　1.采用乙二醇溶剂热法制备活性炭负载的PdPb、PdCu双金属催化剂，并用于催化炔烃的选择性氢化。通过改变Pd与Pb或Cu比例，获得一系列不同组成的双金属催化剂。研究发现，Pd0.33Pb0.67/C催化剂在液相苯乙炔选择性加氢制备苯乙烯的反应中表现出最佳的催化性能，烯烃选择性高达98％，并且在转化率达到100％之后再继续延长反应时间，选择性依然可以保持。此外，该催化剂表现出较好的循环稳定性，使用5次后，活性和选择性没有明显变化。　　2.以尿素和4，4-二羟基二苯砜为原料，一步共聚合得到苯环面内掺杂的g-C3N4纳米片。高分辨透射电镜、X射线衍射、13C固体核磁等测试证明了苯环结构成功嵌入g-C3N4骨架中。理论计算与实验结果表明，苯环结构的掺杂有效调节了g-C3N4的能带结构，增强其吸光能力，抑制光生载流子的复合，从而提高其光解水产氢性能。其光解水产氢性能达12.33mmol h-1g-1，是纯g-C3N4的12倍。当光照波长为420nm时，其量子效率高达17.7％。此外，该催化剂具有较好的稳定性，连续使用18h后活性未见明显下降。　　3.采用“自上而下”的方法，制备了高负载量的Fe、Co、Ni单原子催化剂。该方法主要包括三个步骤:(1)制备rGO负载的氧化物纳米颗粒或氢氧化物纳米片;(2)利用环交联型聚磷腈对得到的复合材料进行包覆;(3)惰性气氛下高温热处理。电感耦合等离子体原子发射光谱测得制备的催化剂金属负载量可达10wt％以上。球差电镜和同步辐射X射线吸收谱证明了这些金属以单原子形式存在。扩展X射线吸收精细结构结果表明Fe单原子催化剂中Fe原子周围有4个O原子配位。将其用于催化苯氧化，室温下即可达到43.9％的转化率，苯酚选择性高达99％，表现出优异的催化性能。