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催化反应因其高效性，在诸多领域获得广泛的应用。芳香族硝基化合物所引起的污染是一个现实的环境问题，而采用金属纳米材料催化其还原转化是探索解决此类化合物污染问题的一个重要的研究方向。然而，该研究领域存在金属纳米催化剂难以保存（容易因团聚或表面氧化而造成其催化活性下降甚至丢失）和金属纳米材料需要事先制备等瓶颈问题，因此，发展有效的金属纳米催化体系，并将其高效、稳定地应用于芳香族硝基化合物的催化还原转化，是一项重要的研究课题。针对以上问题，本论文提出利用光化学还原法在水凝胶体系中原位制备纳米Au，并探讨其催化一系列芳香族硝基化合物的还原转化的可行性;利用金属离子(Cu2+、Ag+、AuCl4-、Co2+、Ni2+)/NaBH4体系，开展原位合成的金属纳米材料催化还原一系列芳香族硝基化合物的研究;并在以上对金属纳米材料催化反应的认识的基础上，发展以Fe3+离子为高效模拟酶的基于催化生色反应的光化学传感体系: (1)在壳聚糖-AuCl4-自组装形成的水凝胶体系中利用光化学还原原位制备纳米Au-水凝胶复合材料，并系统地研究其催化NaBH4还原包括具有爆炸性的2，4，6-三硝基酚(2，4，6-tNP)和2，4，6-三硝基甲苯(2，4，6-tNT)在内的8种芳香族硝基化合物转化。研究结果表明，由于壳聚糖水凝胶的保护作用，该方法合成的纳米Au催化活性高，稳定性好，可循环使用。 (2)利用金属离子（Cu2+、Ag+、AuCl4-、Co2+、Ni2+）/NaBH4体系，研究原位合成的金属纳米材料，并探讨其原位催化还原一系列芳香族硝基化合物的可行性;以NaBH4还原4-NP作为模型反应，系统地研究了NaBH4、4-NP和各种金属离子的浓度对反应速率常数的影响，并测定和比较了这些金属离子/NaBH4体系的表观活化能。显然，与以往的体系相比较，该体系无需事先制备金属纳米材料，具有简便、稳定性好等优点。 (3)在对以上金属纳米材料催化反应的认识的基础上，开发基于高效模拟酶催化生色反应的光化学传感体系。Fe3O4磁性纳米材料(MNPs)被发现可以用作人工模拟酶，但是对于Fe3O4 MNPs所展示的类过氧化物酶活性是来源于Fe3O4MNPs本身还是其表面吸附或溶解Fe3+/Fe2+离子的Fenton反应，是一个具有争议性的问题，目前尚无定论。本研究发现Fe3+离子具有过氧化物模拟酶的活性，可高效地催化3，3，5，5-四甲基联苯胺(TMB)-H2O2体系生色，且其催化活性远高于Fe3O4MNPs。基于该催化生色体系，并借助巯基化合物与Fe3+离子的强络合能力，发展了一种简单、高灵敏度、高选择性的L-半胱氨酸(L-Cys)光化学传感体系，检测限可低至0.97μM。