近年来，亚纳米尺寸金属团簇（尺寸小于1nm）因其独特的物理化学性质及其在传感、催化等各个领域的广泛潜在应用吸引了大量研究者的兴趣。目前，该材料在合成、表征和应用研究方面已经取得了巨大的进步。在本论文中，利用不同的硫醇配体或者模板，通过简便的湿化学法制备了几种不同的金属纳米团簇，包括铜、铂、钯和银纳米簇。同时，对合成的金属纳米簇团簇进行了一系列的结构表征，并将其与电化学反应相结合，研究了该材料在电化学传感和电化学催化中的应用。主要结果如下:　　1.铜基金属纳米团簇的合成、表征和电化学传感的应用　　(1)以水溶性谷胱甘肽为配体，通过一步化学还原过程合成了Cu6(SG)3亚纳米尺寸的铜团簇。合成的Cu6(SG)3组成通过电喷雾离子化质谱和基质辅助激光脱附离子化时间飞行质谱进行表征。红外光谱、核磁和X-射线表征表明随着铜纳米簇的生成和Cu-S键的形成，纳米簇表面的化学环境具有了明显的变化。另外，当把适量的乙醇加入到Cu6(SG)3纳米簇的水溶液中，制备的铜纳米簇发出了聚集诱导产生的荧光。将其负载在二氧化钛载体上，制备的铜纳米簇成功地用于葡萄糖的电化学检测，并表现出比相对于铜纳米粒子更高的灵敏度和更宽的线性范围。　　(2)通过反应溶剂和实验条件的优化，合成了2-巯基苯并恶唑保护的铜纳米团簇，Cu6(SC7H4NO)6，并成功培养了单晶。单晶结构分析表明，铜纳米簇的铜金属核是扭曲的八面体，其被六个保护配体通过简单的桥接方式进行保护。密度泛函理论计算拟合了该团簇的吸收光谱和电子能级结构。电化学测试表明，合成的铜纳米簇可作为一种非酶传感材料用于高敏感和高选择性的过氧化氢检测。　　(3)通过对反应条件选择，设计了一个简单的化学反应合成了对巯基苯甲酸稳定的铜纳米团簇。电喷雾离子化质谱表征明确的给出产物主要是由七个铜原子和三个配体组成的铜团簇，分子式为Cu7(C7H5O2S)3-。循环伏安法和线性扫描伏安法测试表明，在含有0.1M N2H4的0.1M KOH中，制备的铜纳米簇给出了约-0.42V的起始氧化电位和在-0.36V电势下的20mAcm-2的电流密度，优于大多数报道的非贵金属和某些贵金属催化剂。计时电流实验结果显示，对肼检测，具有1.04μM的检测限和相对于其它胺类化合物高的选择性。　　2.铂、钯金属纳米团簇的合成、表征和电化学催化应用　　(1)采用多面体配位笼为模板，基于笼的多孔结构和金属与硫之间强的共价相互作用，合成了一种尺寸约为13个原子的稳定超细铂纳米团簇。高分辨透射电镜证实了铂纳米簇成功包覆在多面体配位笼内。线性扫描伏安法和X-射线光电子能谱对铂纳米簇/配位笼复合材料在0.5M H2SO4溶液中的氢析出反应进行了表征。结果显示，铂纳米簇是主要的催化活性位点，而配位笼作为模板，可以很好地稳定金属纳米簇，并调控金属纳米簇的电子结构，提高对氢析出反应的催化性能。　　(2)利用十二烷硫醇作为保护配体，通过湿化学法合成了原子级别精确的Pd6(SC12H26)12团簇。电化学测试结果表明，合成的Pd6团簇可用作氢析出和氧析出的电催化剂。结合X-射线表征结果，发现金属核外层电子状态在调控催化性质中的关键作用和保护配体在不同催化反应中具有不同的功能。　　3.银纳米团簇合成、表征、自组装和电化学传感的应用　　(1)在水相环境和N-乙酰半胱氨酸保护下，合成了由六个银原子和五个配体组成的Ag6(NALC)5纳米团簇。基于其在不同溶剂中的溶解度，合成的银纳米团簇在水和乙醇混合溶剂中会进行自发排列，形成超细的纳米线。同时，在溶剂、范德华力和静电引力的共同作用下，形成的纳米线会自组装成宽的纳米带，而其进一步编织成多孔三维网。与此同时，将合成的Ag6(NALC)5纳米团簇负载在炭黑上，实现了对多巴胺和葡萄糖的双功能检测。