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现代化学工业超过80％的产品需要通过多相催化反应得到。随着研究人员对催化本质理解的加深，研究手段的提高，创造新催化剂结构能力的增强，人们对催化的研究已经从宏观描述发展到纳米尺度和分子水平。通过催化剂结构设计，进而调控催化反应成为本领域最前沿的研究方向。本论文围绕高活性、高选择性和高稳定性的纳米结构催化剂的构筑及其催化性能展开研究，主要研究内容和结果如下: 1、以乙酰丙酮铜和乙酰丙酮铁为原料，三乙二醇为溶剂，碳纳米管为载体，采用高温热解法，一步制得了高度分散的铜纳米粒子负载在磁性碳纳米管表面;进而利用铜纳米粒子和贵金属离子的原位置换反应，制得了贵金属纳米粒子负载在磁性碳纳米管表面的复合材料。研究表明，由于碳纳米管的载体分散作用，以及原位置换反应，负载的贵金属纳米粒子尺寸小，且高度均匀分散。以制到的磁性碳纳米管负载Pd纳米粒子为例，在羰基化的Sonogashira偶联反应和亚甲蓝的氢化降解模型反应中均表现出优异的催化活性。 2、采用MWCNTs为模板并利用Fe纳米粒子和贵金属离子之间的置换反应，制备了一种由介孔SiO2壳和负载在SiO2壳内部的Fe-贵金属纳米粒子组成的磁性管状纳米反应器。由于管状纳米反应器的核壳设计，所制备的Pd-Fe@meso-SiO2管式纳米反应器对苯乙烯氢化表现出很好的循环稳定性。这种负载方法也可以扩展到制备Pt-Fe@meso-SiO2和Au-Fe@meso-SiO2管式纳米反应器。 3、利用Cu纳米粒子和Na2PdCl4溶液之间的部分置换反应，制备了一种MWCNTs-Fe3O4-Cu2O-Pd纳米复合材料。该材料可以作为不含铅的催化剂催化炔烃的选择性氢化反应。由于Pd和Cu2O之间的协同作用，所制备的催化剂能够实现炔烃选择性氢化的双选择性:即只氢化末端炔烃和只产生相应的烯烃。研究表明，该催化剂的选择性来自于Pd和Cu2O之间的协同作用。 4、通过简单的两步方法，制备了具备催化性能的Pd纳米颗粒负载在表面的Fe3O4-NC-PZS-Pd的纳米磁子。在宏观体系的苯乙烯氢化反应中，Fe3O4-NC-PZS-Pd能够表现出和商业化Pd/C类似的催化活性和更好的稳定性。在传统磁子不能使用的微观反应中，Fe3O4-NC-PZS-Pd能够搅动微液滴中的溶液加速质量转移，进而催化亚甲基蓝的氢化反应以更快的速率进行。 5、将置换反应、核壳结构设计理念和纳米磁子的概念组合在一个体系中，制备了贵金属纳米颗粒负载在介孔SiO2壳内部的梭形核壳结构纳米磁子。在宏观体系的苯乙烯氢化反应中，制备的Pd-Fe@meso-SiO2材料表现出很好的活性和稳定性，其也可以作为纳米磁子和催化剂加速亚甲基蓝氢化的微液滴反应进程。 6、考虑到金属催化剂较高的价格和可能的金属污染，制备了表面积高达1020 m2/g的氮磷硫掺杂的中空碳壳碳催化剂。这种方法采用PZS壳作为碳源和氮磷硫源，采用ZIF-67作为结构模板和额外的氮源。所制备的超亲水性杂原子掺杂的碳壳能够作为非金属碳催化剂催化芳基烷烃的选择性氧化反应，并且表现出很好的活性、选择性和循环稳定性。