快速发展的纳米合成技术,使得一系列尺寸、形貌、组分和暴露晶面可控金属纳米材料得以制备出,将它们应用于催化化学的研究成为了该领域最富成效的发展方向之一。另一方面,基于单金属中心的均相配位催化研究方法业已趋于成熟。亚纳米尺度作为连接着原子尺度与纳米尺度、均相催化与非均相催化之间的桥梁,为探索催化过程的本质及发展高效催化剂提供了全新的思路。本论文通过液相合成法和模板法的手段,探索了亚纳米级别超细金属纳米晶、金属团簇的制备方法,形成机理,以及催化性能。双金属催化剂因其较之于单一金属表现出特殊的电子结构和化学性质而受到广泛关注。论文第一部分工作通过对经典的“液相-固相-溶液”水热合成法改进,制备了一系列超细双金属纳米晶。选取铂铜双金属纳米晶进行电催化氧还原反应测试,其性能表现出明显的尺寸相关性。此方法对超细双金属纳米晶的制备具有一定普适性。高度分枝结构因其疏松多孔的结构,高指数晶面的暴露以及易于回收循环利用的优点受到广泛关注。论文第二部分工作提出了一种有效的一锅合成法制备双金属Pt-Ni纳米枝晶,其分枝尺寸接近亚纳米级别,约2-3 nm。生长过程中的形貌演化证明其遵从过快生长的机制。硝基苯加氢测试表明这种枝状结构的双金属纳米晶较之于纳米颗粒具有更高的催化加氢活性。金属有机骨架材料(Metal organic frameworks,MOFs)可以作为新型的载体材料,具有比表面大、拓扑结构新颖、结构可裁剪性高的特点。论文最后一部分工作通过双溶剂调控法,将金属前驱体溶液限域封装于MOFs孔洞内部,调节H2还原温度,实现了MOFs孔洞中Ru、Rh、Pt团簇的合成。同时发现,所合成的Ru团簇具有良好的高温稳定性和催化合成氨活性,通过向封装Ru团簇的MOFs孔洞引入碱性氧化物MgO,可进一步提高其催化活性。