随着全球能源日益紧缺,环境压力逐年增大,催化化学在工业生产中发挥着越来越重要的作用。纳米碳材料以其独特可控的结构、表面性质,以及易掺杂等特点被广泛应用于多相催化反应中。因此,绿色高效的新型炭基催化材料的合成和优化引起人们越来越多的关注。为制得具有较高的活性金属分散性和优异结构的炭基催化剂,本文针对新型C(Ni)基纳米催化剂的设计、制备,及其在选择性催化加氢反应中的应用开展了一系列研究工作。首先,采用改进的水热／溶剂热法结合后续的程序升温煅烧法合成了具有交织片层结构的C(Ni)纳米复合材料,然后将其作为载体,通过乙二醇还原法在温和条件下制备了高分散的Pd基复合纳米催化剂(Pd/C(Ni),用于低温常压下4-辛炔选择性催化加氢制备顺-4-辛烯的反应中。先对比了Pd/C(Ni)催化剂与采用传统活性炭(AC)作为载体制备的Pd/AC催化剂的催化性能,发现前者对于4-辛炔加氢反应的催化活性和顺-4-辛烯的选择性均优于后者。这是由于C(Ni)的交织片层结构和表面丰富的含氧官能团有利于Pd纳米颗粒的沉积和均匀分散。进一步考察了C(Ni)复合材料中Ni纳米颗粒在反应中所起的作用,结果发现,C(Ni)载体中Ni颗粒的存在不仅可使催化剂实现快速磁性回收,而且使顺-4-辛烯异构化反应速率提高至Pd/C催化剂上的3.23倍。对4-辛炔在不同催化剂上的加氢反应进行动力学模拟计算后,得出了各基元反应的速率常数。从而进一步计算并分析了作为载体材料应用时C(Ni)的性能优于传统活性炭的原因。由以上工作发现,具有交织片层结构的C(Ni)纳米复合材料作为催化剂载体材料使用时,在结构、表面化学性质、载体的助催化作用(即载体中金属与活性金属之间的双金属协同效应),以及易于磁性回收等方面均优于传统活性炭。因此,为了充分利用廉价过渡金属对贵金属催化性能的促进作用,制备出高性能的C(Ni)基纳米催化剂,并较深入地研究双金属之间协同效应的作用机制,我们进一步扩大了C(Ni)的制备规模,提高了C(Ni)的产量。再通过乙二醇还原法合成了高分散性的Pt/C(Ni)纳米催化剂。用于常温常压下邻氯硝基苯选择性加氢制备邻氯苯胺的反应中,由于C(Ni)中的Ni纳米颗粒与沉积在其表面的Pt纳米颗粒之间存在电子效应,从而降低了Pt/C(Ni)催化剂上脱氯反应的活性,其邻氯苯胺选择性较Pt/C提高了15%左右。基于C(Ni)基纳米催化剂的独特结构和优异性能,为降低催化剂的成本,制备廉价高效的金属／炭复合催化剂,以期逐步替代贵金属催化剂,我们原位引入了另一种廉价的Co盐前驱体,通过水热／溶剂热法原位合成了具有不同Co/Ni摩尔比的花型Co-Ni/C双金属纳米催化剂。不仅具有与单金属Co/C和Ni/C类似的花型微米球结构,而且具有较高的比表面积和适宜的中孔结构。更重要的是,在140℃,2MPa氢气压力下,将其用于邻氯硝基苯选择性加氢制备邻氯苯胺的反应中,随着Co/Ni摩尔比的增加,Co-Ni/C的催化活性呈火山型曲线分布,且当Co/Ni摩尔比为50：50时,Co50Ni50/C上邻氯硝基苯的转化率最高,分别为Ni/C和Co/C单金属催化剂上的1.6倍和2倍。分析结果表明,这是由于采用水热／溶剂热炭化共还原法原位合成的Co-Ni/C催化剂中,Co-Ni以合金形式存在,具有双金属几何效应,引起催化剂表面张力的变化,生成了新的吸氢活性位,从而Co-Ni/C双金属催化剂的活性得到显著提高。为了可控合成具有高金属担载量和分散性的金属／炭纳米复合材料,并进一步拓展其应用领域,我们开发了一个新的溶剂热体系,结合后续的程序升温热处理,合成了新型的镍和类石墨烯碳材料复合的具有超高金属Ni担载量和分散性的Ni/G催化剂。SEM和TEM表征结果显示,这种新型的Ni/G是由大量少层石墨烯包覆镍纳米颗粒(Ni@G)构成的中空准微米球结构。其中,金属Ni的担载量高达81wt.%, Ni纳米颗粒仍可均匀分散。对Ni/G前驱体(Ni/G-P)的生成过程进行了较系统地考察,初步提出了Ni/G-P“两步反应”生成机理。其中,第一步反应中,Ni的醇盐的生成对Ni2+具有缓释作用,是保证产物中Ni颗粒具有较高分散性的关键步骤。将所得到的Ni/G用于邻氯硝基苯选择性加氢制备邻氯苯胺的反应中,显示出较优异的催化性能。