环境问题以及日益严峻的能源危机引起了广泛关注,探索具有优良催化性能的复合材料在当前具有重要意义。在这些复合材料中,贵金属有着很好的催化性质,但其催化能力又强烈依赖于载体的结构和性质,而且昂贵的价格和有限的资源限制了其大规模的应用。所以仍然有大量的实验来探索合成高效复合的碳材料及过渡金属材料催化剂尝试代替贵金属基的催化剂,或者通过贵金属与其他材料复合并利用其他条件来提升贵金属基催化剂的活性。在此我们通过使用不同的过渡金属合成了几种高效的复合纳米催化剂,来解决当前的环境问题,主要取得以下成果:1、我们利用清洁的固体离子迁移的方法合成了硫氮共掺杂的空心碳球/石墨烯气凝胶(SNC-GA)。在该方法中,通过水热合成反应还原氧化石墨来负载ZnS@PDA纳米球,形成一个三维块状的石墨烯气凝胶。在高温煅烧的条件下,得到了 SNC-GA。在1000℃条件下锻烧得到的SNC-GA与其他样品相比,对有机加氢反应有着更好的催化活性。这是因为其中固定比例的硫氮杂原子掺杂和空心碳球与石墨烯的协同作用提高了催化活性。另外通过与石墨烯复合形成的三维结构使纳米催化剂在分离和回收利用方面有一定的优势。2、我们设计并合成了金纳米棒@氧化铈半包覆的核壳结构(h-Au@CeO2)纳米材料。合成过程中利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为软模板并控制醋酸铈的水解速度,得到蘑菇状的结构。样品有很好的光热效应,而且在近红外光照射的条件下,h-Au@CeO2也有着很好的对硝基苯酚还原催化活性。这是因为特定长径比的金纳米棒在近红外区有很强的吸收,并与包覆的氧化铈之间也存在协同作用。另外,和全包覆的样品相比,各向异性的包覆可以提高在等离子效应下产生的热电子的传输,促进电子和空穴的分离,所以有着更好的光催化活性。3、我们通过对混合金属乙二醇盐的可控水解来绿色合成钴酸锌@锌钴双层氢氧化物核壳纳米球(ZnCo204@ZnCo-LDHs)复合材料。样品有着很好的电催化性能,对于在1.0 M氢氧化钾溶液中的析氧反应(OER),样品得到10 mA cm-2电流密度时的过电势为375 mV,而且有较小的塔菲尔斜率(73 mV dec-1)。其优异的电化学性能是因为复合材料有着由纳米片构成的壳层和空心结构,提供了超大的比表面积,增加了活性位点,有利于电子的传导。多孔结构则有利于电解质的传递和析氧过程中气体的释放。其中双金属协同作用对电催化活性也有着重要的作用。