多级孔纳米材料是近年来发展起来的一种新型多孔材料,它不同于传统的单一孔道结构的多孔材料,具有两种或两种以上的孔道结构,或同时包含多种不同孔径尺寸的同级孔结构。这种独特的孔道结构使其具有较大的比表面积,较高的孔容积及丰富的孔道结构,良好的热稳定性,优异的物理化学稳定性等特点。近年来,多级孔材料由于具有上述优异的性能而被广泛的应用于生物医药、催化、环境能源等领域。在众多的无机多级孔材料中,硅基多级孔材料和碳基多级孔材料由于具有较大的比表面积、热稳定性和水热稳定性良好以及物理化学性质稳定等优点,而被广泛研究并应用于众多领域。目前,虽然已经有部分研究报道了硅基多级孔材料和碳基多级孔材料的合成,然而仍然存在一些未解决的问题,如材料的形貌和尺寸难以控制、制备过程中需要多种模板、操作过程繁琐、对环境造成一定的影响、成本较高等等。本文旨在开发出简单高效的无机多级孔材料的合成方法,实现对材料形貌和尺寸的精确控制,在以合成方法为研究重点的基础上,考察了合成的无机多孔材料在催化以及能源存储领域的应用。本论文主要包括以下两个方面:1.氨基功能化笼状多级孔空心SiO₂微球的合成及其在催化领域的应用研究具有多级孔壳层结构的空心二氧化硅微球在固载、催化以及药物传送系统等领域表现出巨大的应用价值,而引起人们的广泛关注。然而,关于多级孔空心二氧化硅材料的合成仍面临巨大的挑战。我们将动态模板机理引入到空心多级孔二氧化硅材料的合成中。以阴离子聚电解质聚丙烯酸（PAA）和阳离子表面活性剂氯代十六烷基吡啶（CPC）为模板剂,PAA和CPC在碱性条件下通过电荷作用共组装形成有机复合物介晶,以有机复合物介晶为模板,以正硅酸乙酯为硅源,3-氨基三乙氧基硅烷（APTS）为氨基硅源,来合成具有空心结构的多级孔二氧化硅微球。通过简单调节氨基硅源的添加量,探究3-氨基三乙氧基硅烷对所制备的二氧化硅微球的形貌和孔结构的影响,并进一步探讨了空心多级孔二氧化硅微球的合成机理。通过扫描电镜、透射电镜、氮气吸附、X射线衍射等手段对合成的样品的形貌和结构进行一系列表征分析。结果表明通过“动态模板”方法,调节氨基硅源的添加量,合成出具有空心结构的二氧化硅材料,且壳层有介孔和尺寸较大的二次纳米孔分布,制得注意的是材料壳层结构被均匀修饰了氨基官能团,这种独特的空心结构以及有机官能团将使其在实际应用中具有巨大的应用价值。随后,以合成的空心多级孔二氧化硅微球为催化剂载体,制备了二氧化硅负载的贵金属纳米颗粒催化剂,并评价了其催化还原对硝基苯酚的催化性能。结果表明,该催化剂具有较高的催化效率和循环使用寿命。2.三维沟壑状多级孔碳材料的可控合成、活化及超级电容特性研究在多级孔结构碳材料中,微孔通常会大幅度提高材料的比表面积,从而提高双电层电容,而介孔则作为离子快速传输的通道,加速离子迁移的动力学过程,大孔可用作离子缓冲-储存容器,可以在高电流密度下改善EDLC的功率性能。目前,制备具有互连大孔和介孔结构的多级孔结构的纳米碳材料所面对的巨大挑战在于如何使孔道在材料中的排列具有长程有序性。我们采用动态模板法一步合成出了具有三维沟壑状结构的多级孔纳米碳材料（SHNC）,并将其作为电极材料研究其超级电容特性。我们以阴离子聚电解质聚丙烯酸（PAA）和阳离子表面活性剂（CPC）在碱性条件下形成的复合物介晶为模板,正硅酸乙酯（TEOS）形成的二氧化硅为支撑骨架,蔗糖为碳源进行碳材料的合成。合成出的SHNCMs同时具有相互连通的微孔、有序排列的介孔以及尺寸较大的二次纳米孔,此外,通过简单地调节体系中蔗糖和PAA的添加量,可以调控SHNCMs的孔结构以及孔隙率。随后,通过使用氢氧化钾作为活化剂,还制备了活化了的沟壑状多级孔碳材料（ASHNCMs）。将SHNCMs作为电极材料应用于超级电容器并检测其电化学性能,结果显示该材料具有优异的电容性能,包括高比电容,高倍率性能,低等效电阻和出色的循环稳定性。