金属颗粒可控合成的最新研究进展使贵金属纳米颗粒的尺寸、形状和组成成分得以精确控制,使其从原子尺度特性系统研究催化剂与活性和选择性之间的构效关系成为可能。然而,具有的高比表面积以及大比表面能的贵金属纳米颗粒十分不稳定,极易团聚和烧结,限制了其在应用方面的推广。许多工业上重要的加氢过程,都是在较苛刻的环境中进行的。因此,本论文立足从活性、选择性和抗失活性等方面设计高性能的贵金属催化剂,揭示催化剂结构特性与催化性能之间的构效关系。本文中,在一锅内制备出介孔二氧化硅包覆钯纳米颗粒的核壳结构纳米球（Pd@mSiO₂ CSNSs）、杂化介孔二氧化硅包覆钯纳米颗粒的Yolk-Shell结构纳米球（Pd@mHSiO₂ YSNSs）以及铝修饰的介孔二氧化硅外壳包覆钯纳米颗粒的双功能Yolk-Shell结构纳米球（Pd@Al-MSiO₂ YSNSs）。主要研究内容以及具体研究成果如下:（1）本文第二章在一锅内制备了Pd@mSiO₂ CSNSs,并且通过改变模板剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的浓度、正硅酸四乙酯（TEOS）的加入量以及反应体系的pH值,系统地研究了制备条件对核壳纳米球形貌的影响。除此之外,在合成过程中分别调整TEOS的加入量和模板剂的碳链长度,可以轻易调控介孔二氧化硅外壳的厚度和孔径尺寸。基于上述研究我们提出了核壳纳米球的制备机理。将所合成的Pd@mSiO₂ CSNSs应用于硝基苯加氢反应,110℃反应30 min,硝基苯转化率达97%以上,苯胺选择性达96%以上。除此之外,探讨了金属催化加氢过程中,孔径、壳层厚度对反应物迁移率和产物选择性的影响。得益于惰性介孔二氧化硅外壳的保护,Pd颗粒的尺寸和含量可以在高温环境下得以维持。（2）本文第三章在Pd@mSiO₂ CSNSs合成的基础上,设计在一锅内制备Pd@mHSiO₂ YSNSs的策略,该策略包括三个阶段:Pd纳米立方体的可控合成,介孔二氧化硅的包覆以及Core-Shell到Yolk-Shell结构的转变。详细研究了由有机硅物种引起的Yolk-Shell结构的形成机理。1,2-双（三甲氧基硅基）乙烷（BTME）的加入引起外部杂化二氧化硅壳层和内部纯二氧化硅壳层之间的缩合程度的差异。BTME的添加将分两个阶段进行,首先,形成一层薄的杂化硅层,其次,由纯硅溶解产生的低聚硅酸盐物种与有机硅物种结合,使其在原来的杂化硅层上生长。在此期间,高温水溶解内部纯二氧化硅层,导致CSNSs转变为YSNSs。介孔杂化硅外壳有效地阻止了Pd纳米颗粒的团聚和浸出,而介孔杂化硅壳内的短且通透的孔道为接触Pd纳米颗粒的反应物提供了卓越的可达性。以水为溶剂,200°C反应4 h,乙酰丙酸（LA）的转化率达到97%以上,γ-戊内酯（γ-GVL）的选择性达到98%以上。与Pd/mSiO₂ NSs和Pd@mSiO₂ CSNSs相比,Pd@mHSiO₂ YSNSs对LA加氢反应具有更好的催化活性和循环稳定性。（3）本文第四章制备了具有Pd核和AlO₄位点外壳的双功能Pd@Al-MSiO₂YSNSs,用于葡萄糖选择性氢解制备1,2-丙二醇。在葡萄糖氢解反应中详细讨论了Pd@Al-MSiO₂ YSNSs结构与催化性能的关系。富含AlO₄位点的介孔二氧化硅外壳促进葡萄糖到果糖的异构化,而Pd核促进中间碳氧键的加氢。在Pd@Al-MSiO₂YSNSs内部独特的中空空间为果糖的逆羟醛缩合反应提供了场所,并避免了果糖的直接加氢。其中,加入3 mL Na AlO₄（0.05M）溶液所制备的Pd@Al₃-MSiO₂ YSNSs在葡萄糖氢解反应中表现出较好的催化活性（1,2-丙二醇选择性为47.4%,葡萄糖转化率为95.4%）。此外,由于骨架Al对介孔壳的几何结构和化学性质的影响,纳米微球在多个催化循环反应后依然保持良好的稳定性和高催化活性。综上所述,本文共制备了Pd@mSiO₂ CSNSs、Pd@mHSiO₂ YSNSs以及Pd@Al-MSiO₂ YSNSs三种催化剂,分别应用于硝基苯加氢、乙酰丙酸加氢以及葡萄糖氢解这三种反应。重点研究其催化剂的制备机理以及催化剂结构特性与其催化活性之间的对应关系。因此,本研究在设计高活性、高稳定性、环境友好的新型加氢催化剂方面有一定指导意义。