随着工业发展和人口增长,工业和生活废弃物任意排放,苯胺类、硝基苯酚类、大肠杆菌等化学和生物污染物在生态环境中被广泛检出,严重危害生态安全和人类健康。环境水体中污染物的检测和去除成为当前研究的热点问题。金纳米材料具有独特的局域表面等离子共振(LSPR)和催化等性能,在环境污染物检测和催化等领域具有广泛的应用,为快速、高效地对环境水体中污染物进行检测、转换和去除提供了契机。金纳米材料的自身结构和尺寸决定了其检测和催化性能,在形貌与结构上对金纳米材料进行设计和调控是获得高性能功能材料的重要途径,其结构与性能之间的相关性机理研究也相对缺乏,同时传统金纳米材料的单一性能也限制了其在污染物检测与去除等多重环境需求中的进一步应用。围绕以上亟待解决的难点和问题,本论文主要开展了以下几方面工作：(1)利用置换反应制备了金纳米棒@纳米壳(AuNR@NSs)空心结构,纳米材料为单晶结构,具有广谱光吸收性能。AuNR@NSs的LSPR特征峰可以通过改变空心纳米结构的尺寸(长、宽、壳厚)及结构等参数调控至近红外区。增加长度导致等离子共振峰发生红移,而增加宽度和壳厚度导致等离子共振峰发生蓝移。以对巯基苯胺为模拟目标分子考察了AuNR@NSs基于表面增强拉曼光谱(SERS)对苯胺类污染物的检测性能。AuNR@NSs纳米颗粒的广谱光响应特性使其在514 nm至830 nm波长激光激发下均表现出增强的SERS检测性能,SERS检测增强因子最高可达到2.8×105。(2)以AuNR@NS为核、AuNPs为卫星,利用静电吸附原理制备了AuNR@NS-AuNPs核-卫星纳米组装体结构,同时利用频域有限元法对纳米组装体的光学性质进行了数值模拟考察。研究结果表明：位于高能区的AuNPs的偶极共振模式和位于低能区的AuNR@NSs与AuNPs的等离子耦合共振模式对纳米组装体的等离子共振特性起决定性作用,并且高能共振峰的频率不受结构变化影响,其强度取决于表面吸附AuNPs的密度。低能共振模式频率取决于AuNPs的尺寸、数目以及AuNR@NS与AuNPs之间的距离。通过改变纳米组装体结构参数对“热点”强度及分布进行精确调控,发现AuNPs直径为13 nm、数目为22、核与卫星之间的距离为1 nm时可实现SERS检测对巯基苯胺性能的最优化,增强因子达到2.88×106。(3)选用高长径比的AuNRs作为模版,制备了在近红外区域具有等离子共振吸收的AuNR@NSs空心结构,发现其具有优异的药物负载性能。利用近红外激光照射能够对药物释放性能进行远程控制并通过SERS原位监测其释放效果。封装了药物的AuNR@NSs纳米颗粒在近红外光照射下,表现出药物治疗和光热治疗的双重作用,对肿瘤细胞表现出优异的灭活效果,激光照射15min,细胞死亡率达到了40%。(4)通过控制银壳包裹和置换反应的循环次数制备了多层AuNR@NSs (mAuNR@NSs)纳米颗粒。随着mAuNR@NSs外部金壳层数从1增加到6,等离子共振峰变宽,峰位从667nm红移到715nm,催化活性增加。mAuNR@NSs壳层数为6时催化还原对硝基苯酚效果为单层AuNR@NSs的3.7倍,2 min内对硝基苯酚的转换效率达到了97%,单位质量动力学常数达到了3.7x104min-1g-1。利用太阳光照射也能够提高mAuNR@NSs的催化活性。利用聚氨酯泡沫对mAuNR@NSs进行支撑,聚氨酯泡沫支撑的mAuNR@NSs表现出了良好的催化还原对硝基苯酚性能和重复使用效果。(5)利用聚多巴胺(PDA)的自聚合反应和AuNPs的原位沉积,合成了一种多功能的Co-Fe2O3@PDA-Au复合体系。Co-Fe2O3@PDA-Au复合体系对有机染料表现出了良好的吸附去除和光催化降解性能,对亚甲基蓝(MB)的吸附能力达到了37.1 mgg-1,光催化性能比Co-Fe2O3提高了41倍,同时能够对染料分子进行高灵敏性检测,检测限低至1μM。当用作吸附剂和SERS检测基底时,复合材料可以利用太阳光照射进行自清洁。采用聚氨酯泡沫对Co-Fe2O3@PDA-Au进行支撑以提高在吸附和光催化过程中的分离效果,其作为吸附剂和光催化剂具有优异的稳定性和循环使用效果。以上结果表明,通过结构调控以及纳米自组装等途径,可以有效提高金纳米材料对环境污染物的SERS检测性能和催化转换或降解性能。同时,利用金纳米材料对半导体纳米材料进行修饰,可以提高半导体的有机物去除性能。本论文为纳米金复合材料的制备和调控提供了可行的思路与手段,有利于推动其在环境污染物的检测与去除等相关领域的应用。