多孔材料具有高比表面积,高孔容,可调控的纳米孔结构以及多元的化学组成,在过去数十年里,在吸附、催化、生物医药、电化学等研究领域中都得到了史无前例的实际应用,也已经广泛应用于我们日常生活中的方方面面。然而,随着社会和经济的高速发展,能源危机和环境污染等问题变得日趋严重,传统的多孔材料在这方面不能满足新形势的需求,因此,进一步开发出多功能的多孔材料势在必行。近年来,大量的研究表明,在纳米尺度上对多孔材料的结构进行多元工程化被证明是一种有效赋予材料多功能的方法,将不同的功能性纳米粒子与多孔材料整合在一起,设计多孔材料的纳米结构,能得到具有不同结构、种类、功能和应用的多孔功能材料。多孔材料种类繁多,然而,目前对多孔材料纳米结构的设计大都局限于介孔氧化硅,为了进一步拓展多孔材料的功能和实际应用,设计构筑其他类型的多孔纳米结构材料显得尤为重要。本文从多孔材料的功能性角度出发,选取介孔有机硅材料和多孔贵金属材料作为研究对象,对其纳米结构进行多元化设计,探索制备多孔纳米结构功能材料的新方法,尝试合成新型的多孔纳米结构功能材料,并研究这些材料在吸附和催化等领域中的应用。论文第二章介绍了一种生长诱导腐蚀法制备中空结构的介孔有机硅纳米材料,这种方法简单、有效、高度可控并且是一个一步转变过程,改变反应条件可以制备出具有不同壳厚度,粒径和有机功能基团的介孔有机硅中空纳米球。同时,这种方法可以用于功能化的蛋黄-壳结构介孔有机硅纳米材料的制备,由于骨架中同时具有疏水结构单元和亲水结构单元,这些材料表现出了独特的双亲性,并可用作为很好的固体乳化剂乳化不同的双相体系。重要的是,由于具有垂直发散式介孔孔道,双亲性骨架和较大的中空空腔,这些纳米结构的介孔有机硅材料在移除水中疏水有机污染物和催化还原4-硝基苯酚等方面表现出了非常好的性能。我们相信通过这种方法可以制备出更多不同的纳米结构多孔功能材料,在吸附、生物成像、传感和催化等领域都将会发挥重要的作用。论文第三章介绍了一种新型的介孔有机硅螺旋纳米管的合成与应用。使用介孔氧化硅螺旋纳米棒作为硬模板,通过生长诱导腐蚀法和手性传递,成功的制备出具有垂直发散式介孔孔道的一维介孔有机硅螺旋纳米管,这种方法简单、有效并高度可控,简单的改变反应条件,可以制备出具有不同管壁厚度、纵横比、曲率和有机功能基团的介孔有机硅螺旋纳米管。由于骨架中同时具有疏水结构单元和亲水结构单元,这种介孔有机硅螺旋纳米管表现出非常好的双亲性,可以应用作为Pickering乳化剂,制备具有不同形貌的微乳液。同时,因其独特的一维中空结构,双亲性骨架和可高度接近的介孔孔道,这些介孔有机硅螺旋纳米管是一个优良的吸附剂,在移除水中疏水有机污染物方面表现出了非常好的性能,对水中不同有机溶剂的吸附量达到了1800-3000 mg/g,是传统介孔氧化硅材料的2-3倍,甚至可以比得上一些用于水处理的先进性多孔海绵材料。我们相信这类双亲性的多孔纳米结构功能材料在水处理、模板合成、生物医药和界面催化等领域具有非常好的应用前景。论文第四章介绍了一系列的双亲性纳米反应器及其在水相催化反应中的应用。将双金属Au@Pd纳米粒子植入到双亲性多孔中空壳内,可以构筑出一种双亲性纳米反应器,由于具有独特的蛋黄-壳型纳米结构,较高的水热稳定性且能富集水中疏水有机物,在以空气为氧化剂,以水为溶剂的醇的需氧氧化反应中表现出了非常好的催化性能,其催化活性远高于相应的亲水和疏水性纳米反应器。同时,使用多孔贵金属纳米结构作为功能性纳米粒子,可以得到一系列具有高负载量,高催化活性和高催化稳定性的双亲性纳米反应器,在水相醇需氧氧化反应中表现出了极高的催化活性和稳定性,将醇的需氧氧化反应和羟醛缩合反应结合起来,能够实现绿色反应条件下醇到α,β-不饱和酮的一步合成,这为相关精细化工产品的合成提供了一种环保高效的方法。这些双亲性纳米反应器在水系催化反应和双相体系下的界面催化反应中将会具有极大的应用潜力。论文第五章介绍了一种多孔贵金属Rh纳米结构的合成及其催化性质。分别使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和碘离子(I-)作为结构导向剂,水作为溶剂,Rh Cl3作为前驱体,抗坏血酸(AA)作为还原剂,在水热条件下可以制备出具有高度均一形貌和粒径的多孔Rh纳米球,其形成过程涉及到一个典型的形成晶种-晶种外延生长机理,其中表面活性剂CTAB和碘离子起到了决定性的作用,CTAB分子诱导Rh多孔结构的形成,而碘离子有利于获得更规则的形貌和分布更均一的粒径,同时多孔Rh纳米结构的形成需要一个缓慢的还原速率,调整前驱体Rh Cl3的浓度,可以同时调控多孔Rh纳米球的粒径和纳米孔结构。另外,通过同样的方法,可以制备出具有核壳结构的多孔双金属Pd@Rh纳米材料。由于具有高度开放的纳米孔结构,超薄的亚结构单元,超高的比表面积和在表面上高度暴露的活性原子,这种多孔Rh纳米球在氨硼烷水解脱氢反应中表现出了极好的催化性能,其TOF值要远高于绝大多数的单金属纳米催化剂,甚至要高于一些以贵金属为基础的双金属纳米催化剂,在苯酚的选择性加氢反应中也表现出了极好的催化活性,选择性和稳定性,要远高于商业化的Rh/C催化剂和传统的Rh纳米粒子。我们相信这种高活性的Rh催化剂将会在催化领域中发挥重要的作用。