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粘土矿物以其优异的界面可设计性为催化剂界面设计提供理想的研究对象。本文针对若干层状矿物的表面官能团、酸中心、电荷、类质同像取代及孔道结构等可调性质,考察矿物与配体、添加剂、贵金属的复合过程,以及对催化底物分子的吸附规律,目标是开发出一类长效稳定的粘土矿物基催化剂,用于工业催化反应。(1)从Ru Cl3-Na2O-Zn O-Al2O3-Si O2-F--H2O的凝胶体系中一步合成不含任何有机配体的Ru/蒙脱土(Ru/Mt)催化剂,并在硝基苯(NB)的氢化反应中证明了其应用。此催化剂属于类质同像取代的粘土基催化剂,调控合成Mt的成分有效地降低了配体及其余离子对Ru纳米粒子的毒化。考察了贵金属还原前后的物化性质变迁,实现了贵金属尺寸与蒙脱石载体孔的调控。(2)以金属有机骨架ZIF-67为模板合成了钯负载空心水滑石(Pd/Fe-Co-Ni LDH的空心纳米笼催化剂),该催化剂用于2-甲基-3-丁基-2-醇的半加氢反应。通过研究LDH中三元组分含量对其Br?nsted碱度的影响,Pd纳米晶的尺寸与形貌,以及金属与载体之间的相互作用过程中的电子转移状况,实现了催化剂载体对炔醇和烯醇的选择性吸附。(3)通过调控催化剂制备过程中的反应温度,以ZIF-67制备了皂石(LP)纳米笼包裹不同Co基尖晶石相的催化剂(LP@spinel)。研究纳米笼中A[B2]O4型尖晶石中四面体配位的Co2+与八面体配位的Co3+的含量变化,实现了载体上暴露的Co基尖晶石晶面由(111)到(220)的转变,有效地降低了Co基催化剂对C-H键的反应势垒和激活能。催化剂表面由亲水性到疏水性的转变来促进反应底物的吸附,从而提高环己烷氧化反应制备KA油的转化率和选择性。(4)利用埃洛石纳米管(HNTs)的表面异性,使用HCl和Na OH的选择性刻蚀HNTs内腔(Al O6)和外壁(Si O4),并通过N-π共轭分子四甲基胍修饰载体,最后实现Ru纳米晶的选择性负载。该催化剂促使其在极性和非极性底物(苯和硝基苯)加氢反应中有明显的选择性,即通过HNTs的内外表面调控可以实现催化反应的性能调节。