催化是一个古老但又“永葆青春”的研究领域,催化科学与技术对整个人类社会发展产生的推动作用无与伦比。通过合理设计和可控合成,经济高效地制备高性能的优质催化剂,也是人类孜孜不倦的追求。近些年兴起的以金为代表的贵金属催化剂由于其独特的物理化学性质受到广泛关注。尤其是当其尺寸纳米化后,原本惰性的金对于多类催化反应展现了优异的活性、选择性和稳定性。因此,自上世纪90年代以来,催化领域掀起了合成纳米金催化剂的“淘金热”并持续升温。其中对于纳米金催化剂的分散度、载体和结构的研究是当今的热点和难点。本论文对负载型纳米金催化剂的构筑进行探讨,并通过对催化剂的组成、形貌和结构进行的优化调控,探索组成、结构与性能之间的内在关系。本论文将重点围绕不同载体负载贵金属金催化剂的制备,调控合成不同种类、组成及结构的载体,并通过不同的负载方式将纳米金以不同的形式进行担载。进而通过一系列的性质表征和性能测试,揭示纳米金与载体间的协同催化性能,探究不同催化反应对于催化剂结构的本质要求。主要成果如下:(1)通过简单的表面活性剂辅助的一步溶剂热法,实现大规模可控合成尺寸均一、形貌规整、结晶性好的氧化铈纳米管。并对其形成机理进行了探究,提出了“取向连接-奥斯特瓦尔德熟化”的机理。将氧化铈纳米管作为载体负载纳米金颗粒后,获得负载型Au/CeO2纳米管催化剂。该催化剂对一氧化碳催化氧化展现了较高的活性,一氧化碳的完全转化温度约73℃,活性能维持100小时以上。(2)采用简易的“一锅法”宏量制备了一系列准单原子金负载的金属有机框架材料(MOFs)催化剂。该方法具有步骤简单、条件温和、节能环保、设备要求低、生产周期短、产量较大的特点,十分适合实际工业生产。对于材料的形成提出了“原位还原-室温转化”的机理。通过调控合成条件,可以获得尺寸为准单原子级别的金颗粒。基于详细的表征可知,金原子除了少量团聚外几乎完全为原子尺度分散,且催化剂中MOFs载体和金表面洁净裸露,因而对于对硝基苯酚加氢反应显示出优异的催化效果。相对于文献报道,一阶反应速率常数和转换频率有一到两个数量级的提升,分别达到2.49 min-1和581 min-1;且催化剂循环5次后活性仍能几乎完全保持。(3)设计合成了三明治结构催化剂,即将尺寸极小的贵金属活性物种夹心在两层载体材料之间,利用特殊结构的限域作用,提升催化剂的性能。本文采用先合成MOFs材料,再吸附贵金属纳米粒子,最后对其进行MOFs材料再包覆的方法,成功合成了 MIL-100(Fe)@Au@MIL-100(Fe)、ZIF-8@Au@ZIF-8和UiO-66@Au@UiO-66等三明治结构催化剂,并成功获得了相应的三明治结构贵金属Pt催化材料。研究结果表明,这种特殊的三明治结构对于一氧化碳催化氧化反应的稳定性有明显的提升作用。140℃下传统负载MIL-100(Fe)@Au催化剂,30个小时就完全失活,而三明治型的MIL-100(Fe)@Au@MIL-100(Fe)催化剂在反应长达120小时后,活性仍未明显降低。本论文的研究结果为设计合成新型负载型纳米金催化剂提供了一种新的思路,同时对设计其他高性能贵金属基催化材料有着重要的意义。