纳米催化材料的研究开发是近年催化科学与技术的热点研究方向，正在发展成为改造和创制新型固体催化剂的重要研究领域。该论文在氧化硅组装纳米Nafion固体酸、抗烧结金属氧化物纳米晶、方形锐钛矿TiO2纳米晶等几种纳米催化材料的制备、表征及催化性能等方面进行了有益的探索研究。 以自制的Nafion溶液和正硅酸乙酯为原料，采用溶胶-凝胶方法制备了系列高表面积氧化硅组装纳米Nafion固体酸(Nafion/SiO2)，系统地研究了这类新型催化剂的孔结构和酸性。在Nafion/SiO2催化剂中，Nafion纳米颗粒(2-15nm)均匀地分散组装在SiO2孔道中，大大提高了Nafion的分散度及其所含磺酸基的可接近程度。在一些典型的酸催化反应中，氧化硅组装纳米Nafion固体酸的催化活性(转换频率)比通常的致密性Nafion树脂提高了1-3个数量级。有关的研究结果为Nafion强酸催化剂的工业应用指明了方向，并提供了系统性反应数据。以金属无机盐为前体，经氨水沉淀、乙醇洗涤、常压流动N2干燥/焙烧(AN制备法)发展了一种制备尺寸分布窄、抗烧结性能好的纳米金属氧化物粉体材料(如Al2O3、ZrO2、TiO2和MgO)的新方法。这些氧化物纳米晶在充当金属催化剂“载体”或光催化剂时具有一些显著的特点：在CO2重整Ch4反应中，由尺寸相当的纳米Ni和纳米ZrO2组成的纳米复合型催化剂(Ni/ZrO2-AN)比传统的负载型Ni催化剂(Ni/ZrO2-CP)表现出更加稳定的催化作用；在光催化降解甲基橙水溶液的反应中，较高的表面积和较低的表面羟基浓度使得TiO2-AN纳米晶比基于水凝胶的TiO2-CP样品具有更高的催化活性。 在不使用任何模板剂或形状控制剂的条件下，以TiCl4为前体，经氨水沉淀、乙醇洗涤、超临界干燥(AS制备法)选择性地合成了颗粒尺寸分布窄、晶相转变温度高(不低于800℃)的方形锐钛矿TiO2纳米单晶。随着焙烧温度(270-800℃)的升高，方形锐钛矿TiO2纳米晶光催化降解甲基橙水溶液的催化活性逐渐提高，且800℃焙烧的样品具有与DegussaP-25商品催化剂相当的光催化活性；这主要归因于结晶度的提高降低了充当光生电子-空穴对复合中心的表面缺陷的浓度。另外，低温(270-400℃)焙烧样品中存在的少量含碳残余物通过光敏化作用对其光催化活性产生积极的影响。