淡水资源的紧缺和污染是人类面临的一个重要的环境问题。各种报道已经指出，吸附是一种经济有效的水处理方法，寻找到一种适用于多种污染物处理，并具有较大吸附容量的吸附剂一直是解决这一问题的关键。同时，对吸附的机理以及吸附容量的影响因素也需要更加深入的讨论。　　 本文采用KOH对多孔碳材料进行活化，得到的活性炭比表面积在600 m2/g以上，对于大气中二氧化碳和水溶液中的有机染料都具有较高的吸附性能，是一种优良的吸附剂材料。25℃下对二氧化碳的最大吸附量可达4.63 mmol/g，对于水溶液中甲基橙的单层最大吸附量达244 mg/g，吸附过程经过Langmuir和Freundlich热力学方程的验证和拟合，认为吸附过程基本符合Langmuir单层吸附理论，活性炭材料对染料的吸附量受到孔结构的影响，其中孔径0.3-0.4 nm的孔的孔体积的大小直接影响活性炭材料对染料的吸附量。　　 梧桐树叶来源广泛、廉价易得，将其作为前驱体，通过简单的焙烧制备了一系列的活性炭，样品比表面积在100 m2/g，对水溶液中甲基橙的吸附过程符合热力学方程，经过Langmuir方程计算，400℃焙烧得到的样品LC-400对水溶液中甲基橙的单层最大吸附量达到444 mg/g。较多的微孔孔体积，以及丰富的表面官能团起到了重要的作用。　　 玉米棒可用于生物质制备合成气，得到半碳化的焦炭废弃物，采用这种玉米棒焦炭废弃物作为前驱体，通过氢氧化钾、硝酸、焙烧等活化方法得到了具有不同结构性质和表面状态的活性炭材料。没有完全碳化而直接活化得到的活性炭材料，比表面积有限，在200 m2/g左右，对水溶液中的有机染料和重金属离子都具有一定的吸附性能，但吸附量较小。对比不同活化方法得到的活性炭材料，我们认为吸附量的大小不仅与吸附剂的结构性质有关，还受到表面有机基团和表面电荷分布情况的影响。　　 废弃的烟丝粉末是另一种来源广泛、廉价易得的生物质材料，我们以废弃的烟丝粉末为前驱体，采用磷酸活化的方法制备得到了一系列不同的活性炭材料。材料的比表面积为500 m2/g左右，材料对水溶液中对甲基橙、结晶紫和亚甲基蓝都有较高的吸附能力，吸附量在400 mg/g以上，是一种可以普遍适用且价格低廉、无需回收的吸附剂。以甲基橙的吸附为例对吸附的热力学和动力学过程进行了讨论，传统的热力学和动力学并不能准确描述固-液体系的吸附过程，“吸附剂浓度效应”是一种必需考虑的重要因素，它对吸附过程的热力学和动力学方程具有不可忽视的影响，会导致方程以及方程中参数发生变化。　　 从原子水平上对能源和环境相关的催化反应的研究，已经成为研究者们新的努力目标，从反应机理的角度入手，去设计并合成催化剂是研究催化反应的新课题。氧缺陷一直被认为是一种能够提高催化剂表面活性氧物种、从而提高催化活性的原因，但是奥斯瓦尔德熟化过程会造成氧缺陷的消失，因此需要设计一种合成方法能够有效的保护氧缺陷。　　 本文采用盐包裹方法制备催化剂的载体与活性组分，将催化剂CuO/CexZr1-xO2用于丙烷的催化氧化反应中。挥发性有机物是大气中的一种主要的污染物，对人体具有危害，催化燃烧是将大气中的挥发性有机物全部转化为水和二氧化碳，是一种经济有效的处理方法，因此本文以丙烷的催化燃烧为探针反应，对盐包裹方法制备的催化剂的催化性能进行的讨论和研究。实验表明采用盐包裹方法制备的催化剂，对丙烷的催化燃烧表现除了更好的催化效果，各种表征手段证明，这种方法制备的催化剂，不管是载体还是活性组分上，都产生了丰富的氧空位，这些氧缺陷提高了催化剂表面吸附氧的量，从而提高了催化剂的催化氧化能力。　　 此外，还将这种方法制备的Ni/CexZr1-xO2催化剂用于了乙醇的重整制氢和氨分解反应，这种方法制备的催化剂也表现出了一定的优势。盐包裹方法保护了晶体中的缺陷，这种氧缺陷提高了催化剂表面活性氧物种的含量、提高了电子的迁移性，因此使催化剂的氧化性和脱氢性能都有所提高。