催化剂是催化过程中重要的组成部分。简便制备具有高催化活性和稳定性的催化剂是该领域一个重要问题。本文以具备大比表面积和高孔隙率的硫族凝胶为基础,利用简便的方法原位制备两种不同的负载型催化剂——贵金属基硫族凝胶催化剂和过渡金属元素基硫族凝胶催化剂,并探究了它们催化4-硝基苯酚还原、Suzuki-Miyaura偶联反应和电催化析氢、析氧等性能。主要研究内容如下:1.提出一种简便的方法原位制备了负载硫族凝胶的超细、单分散和粒径可控的Pd纳米颗粒。合成硫族凝胶的方法具备较高的灵活性,通过控制掺杂到凝胶中Sb元素的含量可以调控Pd元素的组分及还原后的Pd纳米颗粒的粒径和分散度。通过催化4-硝基苯酚还原反应和Suzuki-Miyaura偶联反应可以评估负载型Pd纳米颗粒的活性和稳定性。利用相似的方法,原位制备负载硫族凝胶的Pt基纳米颗粒,该催化剂可用于高效催化4-硝基苯酚还原反应。这种原位制备的方法可用于合成一系列贵金属基纳米颗粒。2.常温常压下,利用一种简便的方法原位制备负载泡沫镍的过渡金属元素基硫族凝胶电催化剂,通过调控组分、修饰三相界面及制造缺陷位可显著提高电催化析氢活性。制备的电极材料具备“褶皱状”多级微纳结构,具有水下超疏气性能,可促使反应产生的氢气泡从电极表面快速脱离,加速传质。不同过渡金属元素掺杂的催化剂均表现出良好的电催化析氢活性。碱性介质中,钴掺杂钼硫凝胶电催化析氢过程中,电流密度达到10 mA/cm~2时,所需过电位仅为114 mV。3.利用上述方法制备得到过渡金属元素基硫族凝胶电催化剂,研究其电催化析氧和电解水性能。该硫族凝胶为无定形态,存在大量由过渡金属离子造成的活性位点和材料固有的硫边缘缺陷,这些位点成为电催化过程的活性中心,提升催化性能。本研究发现该催化剂既可以催化电化学产氢也可以催化电解水析氧,并可应用于全分解水。特别是钴掺杂钼硫凝胶在电解水过程中,保持电流密度500mA/cm~2,能够稳定催化100小时而性能并不衰减,适用于工业化应用。