层状纳米材料的离子可交换性及组分可调变性，使其在很多领域有着广泛应用。分级结构层状纳米材料由层状纳米材料单元单独或与其他功能性材料组分或单元共同构筑而成，其在环境污染物治理、催化及能源等领域表现出广阔的应用前景。本论文致力于如下三个方面:1）发展简便廉价、易操作的方法用于制备具有高比表面积以及优异吸附性能的分级结构层状水滑石类纳米材料;2）开发简单有效地制备分级结构水滑石类纳米复合材料（水滑石与钯纳米颗粒或氧化石墨烯等）的方法;3）探究分级结构水滑石类纳米层状材料或复合材料的构筑机理，并研究这些材料在吸附水环境污染物（砷、氟等无机阴离子以及有机染料等）、选择性加氢催化剂及超级电容器方面的应用。本论文的主要内容包括以下三个部分:　　(1)分级结构水滑石纳米层状材料在吸附方面的应用　　利用一锅溶剂热法制备了分级结构的花状镁铝水滑石纳米层状材料。在材料生长过程中，尿素及溶剂无水甲醇对花状结构的形成起到关键作用。花状镁铝水滑石纳米层状材料用作As(Ⅴ)和F-的吸附剂时，表现出优异的吸附性能。室温及pH约为7.0条件下该花状纳米层状材料对As(Ⅴ)和F-的饱和吸附量分别为125.8mg/g、28.6 mg/g;吸附数据拟合结果表明，As(Ⅴ)的吸附数据较符合Langmuir模型，而F-的吸附数据较符合Freundlich模型。进一步探讨吸附机理，发现花状镁铝水滑石对As(Ⅴ)和F-吸附时主要机理是离子交换，且在对As(Ⅴ)的吸附过程中，Cl-和CO32-参与离子交换，而在对F-的吸附过程中，只有Cl-参与离子交换。　　在不添加模板的前提下，利用溶剂热法一步制备出分级结构花状中空钴铝水滑石纳米球。在花状中空形貌的形成过程中，氟离子的添加及其量的多少起到关键作用。将所制备材料用作有机染料吸附剂时，花状中空钴铝水滑石纳米球对阴离子型染料表现出优异且快速的选择性吸附行为，室温条件下其对甲基橙、考马斯亮蓝、刚果红及曙红B的最大饱和吸附量分别为829.1 mg/g，637.3 mg/g，178.3mg/g和95.2 mg/g;其中甲基橙、考马斯亮蓝和刚果红的吸附数据对Langmuir模型和Freundlich模型都能较好的拟合，而曙红B的吸附数据更符合Freundlich模型。此外，四种染料分子的动力学拟合模型都符合拟二级动力学模型。进一步探讨吸附机理，发现花状中空钴铝水滑石纳米球对阴离子型染料吸附时机理主要是离子交换和表面吸附。　　(2)分级结构水滑石纳米层状材料在催化方面的应用　　通过溶剂热法一步获得花状目标材料前体，经煅烧-还原-负载步骤最终得到分级结构Pd-Cu/MgAl-LDHs纳米复合材料。借助该制备方法不仅使复合材料获得高的比表面积而且还能确保Pd的均匀分散性以及Pd与Cu间建立协同催化作用。将该材料用于芳香端炔选择性催化加氢生成芳香端烯反应，通过精细调控Pd的负载量和铜钯摩尔比，在Pd负载量为1.82％且CuPd摩尔比为4.38、30℃水浴及氢气球条件下，分级结构花状Pd-Cu/MgAl-LDHs纳米复合材料在反应物苯乙炔完全转化时仍能长时间(至少72 h)保持对产物苯乙烯高的选择性（97％以上）。此外，该花状纳米复合材料还具有良好的底物普适性及优异的循环稳定性。　　(3)分级结构水滑石纳米层状材料在超级电容器方面的应用　　利用溶剂热法一步制备得到钴镍铝水滑石与不同氧化石墨烯添加量的纳米层状复合材料。通过改变添加氧化石墨烯量及调控钴镍金属摩尔比获得三明治结构RGO(25)@CoNiAl-LDH(n(Co∶Ni)=6.0∶4.5)纳米层状复合材料，该材料中CoNiAl-LDH纳米片生长在还原氧化石墨烯两侧表面，一方面保证了电化学反应中材料整体良好的导电性;另一方面CoNiAl-LDH纳米片的垂直生长，空间交叉连接使整个材料形成多孔的开放网络，不仅充分暴露材料的电活性位点、提高其利用率，而且缩短了电解质离子传输的路径。将所得材料用作超级电容器电极材料时，三明治状分级结构RGO(25)@CoNiAl-LDH(n(Co∶Ni)=6.0∶4.5)表现出优于其他形貌及组分配比材料的电化学性能，当放电电流密度为1 A/g时，该纳米复合层状材料的比电容值为1866 F/g，而在放电电流密度为10 A/g时，其比电容值为1360 F/g。此外，该纳米层状复合材料还表现出优异的循环稳定性，在连续循环5000圈后，比电容值几乎不变。