贵金属因其不菲的价值和稳定的化学性质,受到人类文明的广泛青睐,也曾被用作珠宝和流通货币。20世纪下半页,科学界发现异常稳定的金也可以用来催化众多有机反应。进入新世纪后,关于纳米金材料的合成与性质研究如雨后春笋般涌现。随着新的合成方法的探索以及单晶衍射技术的发展,人们已经可以合成并检测出原子精确的超细金纳米团簇,这些突破大大刺激了团簇在催化领域的研究和应用。纳米水平的材料的物理化学性质因其自身的量子尺寸效应和巨大的比表面积,使得它们与肉眼可见的块状材料大相径庭。本文在前人研究的基础上,合成出超细的贵金属团簇,应用于有机催化反应,并且在原子和分子水平探索反应机制。主要内容如下：1.本文设计将超细的金团簇吸附到介孔氧化铈载体上制备成复合型非均相催化剂,用于硝基苯的还原。将超细金团簇和介孔氧化铈分别制备好表征后,将二者结合到一起。因金团簇尺寸较小,分布均匀,能够有效吸附到介孔之中,独立分散,可有效抑制团簇之间的相互聚合,从而避免催化剂活性的降低。如果将金团簇负载到其他金属氧化物载体上用于催化硝基苯的还原,催化效果要远远低于介孔氧化铈为载体的催化剂。另外,本文详细研究了催化剂高效催化硝基苯转换的机理。这种催化剂制备模式对未来的非均相催化剂制备有重要指导意义。2.精确原子纳米团簇对于在原子水平研究纳米团簇催化反应的机理意义重大。本文中使用Au25纳米团簇作为电子转移催化剂在温和条件下诱导分子内串连反应,并可收获满意的转换率和选择性。电子自旋光谱有力证明了连续性的电子转移过程和N自由基的形成。紫外吸收光谱和基质辅助激光解吸飞行时间质谱相应地印证了反应之后,Au25团簇依然结构和组成完整。精确原子团簇的使用,可以帮助人们在微观水平探究反应机制,归属团簇结构与催化性质的关系。这是首次使用团簇在液相体系中催化单电子转移反应的实例,为将来团簇催化其他类型的电子转移反应提供理论依据。3.用简易的方法合成了一种超细的钯纳米团簇,该团簇尺寸均匀,分散性好,平均尺寸为1.8±0.2nm。该团簇作为一种多功能催化剂,可用于硝基苯可控还原反应和Suzuki偶联反应。将团簇负载的碳纳米管上当做非均相催化剂以便于回收利用,即使团簇聚合,也依然保持着超高活性。更重要的是,反应条件非常温和,产率和选择性也非常满意。