贵金属纳米材料作为一类非常重要的功能材料,在工业催化、能量存储和转化等众多领域中发挥着重要的作用,受到了大量的关注和广泛的研究。如何高效地利用贵金属一直是贵金属催化剂研究的热点。近年来,贵金属纳米晶原子结构的精细调控,如合金化构筑、晶面调节、晶相调控以及非晶化构筑,可以有效地提高贵金属催化剂的活性位点数量以及本征活性,从而可以在大幅度减小贵金属实际用量的同时进一步改善其催化反应的反应活性、选择性以及稳定性。在原子排列方式的精细调控中,贵金属非晶纳米结构因其杂乱无序的原子排列方式,致使贵金属非晶催化剂表面存在更多不饱和配位位点以及特殊的原子配位状态,从而在提高贵金属催化剂的活性位点数量以及本征活性方面表现出极大的潜力。在本博士论文中,我们发展了在原子精度下精确调控贵金属非晶纳米材料的可控合成方法。通过对贵金属催化剂原子结构的精确设计,有效地提高了贵金属催化剂的本征活性和活性位点数量。同时,对贵金属非晶纳米片的生长机理、催化应用以及构效关系进行了深入的探究。论文的主要内容概括如下:第一章:简要概括了在原子精度下贵金属催化剂原子结构调控的研究进展,并论述了该论文的选题依据以及主要研究内容。第二章:通过利用无机盐为模板,发展了一种简便、高效的贵金属非晶纳米片的通用合成方法,制备了单金属非晶纳米片(如非晶Ir纳米片、非晶Rh纳米片以及非晶Ru纳米片)、双金属非晶纳米片(如非晶RhFe纳米片、非晶IrRu纳米片等)以及三金属纳米片(如非晶IrRhRu纳米片)等十多种贵金属非晶纳米片。通过径向分布函数和扩展X射线吸收精细结构光谱分析,与晶体Ir纳米片相比,非晶Ir纳米片具有特殊的原子配位状态,其原子结构中Ir-Ir金属键的平均键长增大约10%且其配位数降低。由于非晶Ir纳米片独特的原子结构和配位状态,非晶Ir纳米片在酸性条件下的氧析出反应中表现出优异的催化性能。另外,利用原位同步辐射技术,对非晶Ir纳米片的氧析出反应过程与催化机理进行了深入的研究。在氧析出反应过程中,非晶Ir纳米片中Ir的价态先增加后维持不变,其总的价态始终小于+4。在反应后非晶Ir纳米片的原子结构恢复到其初始状态,具有良好的结构稳定性。第三章:通过简单的热解反应,合成了原子级分散的Fe位点修饰的部分氧化非晶Ru纳米片催化剂。通过X射线吸收精细结构光谱和球差校正的高分辨率透射电子显微镜表明了 Fe物种以单原子形式分散在部分氧化的非晶Ru纳米片上。由于新颖的原子结构和非晶结构中Ru-Fe的相互作用,引起Ru原子电子结构的变化,原子级分散的Fe位点可以有效地调节Ru原子对氧气分子的吸附能力,进而促进超氧自由基的形成,从而在二氢吲哚的氧化脱氢反应中展示了优异的反应活性和稳定性。