纳米材料的发展为推动基础科学研究做出了重要贡献。纳米材料独特的微结构和奇特性能为其在光电催化,检测与环境,新能源,能量储存于运输以及纳米医学等不同领域的应用奠定了基础。不同维度的纳米材料各具优势,比如:体积效应,宏观量子隧道效应,表面效应,介电限域效应以及量子尺寸效应等,将不同材料的不同特性与目标效应相结合已成为拓展纳米材料种类与应用的主要策略。随着工业的迅速发展,环境问题日趋严峻,对土壤、水体和大气的污染极大威胁生命体的生态环境和生命健康。纳米技术的发展为环境污染物的处理带来了新机遇。本论文以解决环境问题为主要出发点,通过有目标的合理设计,成功制备了具有检测环境中锰离子以及电催化还原硝酸盐的纳米材料,具体研究工作如下:（1）利用三维木材独特的天然多孔结构,采用水热法在木材通道内原位生长了零维材料碳点,成功制备了一种新型的复合材料CDs@wood。木材的纤维微通道及其细胞纤维壁的大表面不仅可以增强基于光捕获和多重散射效应的光吸收,而且还可以提供足够的位置来锚定碳点,以免激发态的聚集和自猝灭,从而促进系间窜越（ISC）过程。通过木材的多级孔道结构分散碳点,使得材料CDs@wood在光照下,提高了1O2的产率,使得Mn（III）氧化TMB的能力显著增强,产生的光热信号也得到改善。便携式温度计可以很容易地捕捉到光热信号的变化,因此通过便携式温度计可以实现对Mn（II）的高灵敏度和选择性检测。（2）以富电子空腔的柱[5]芳烃为前驱体,钴、镍为金属,水热法合成了双金属配位聚合物经高温退火得到的Co-Ni O CFs用于硝酸盐还原的过渡金属基催化剂。柱[5]芳烃的富电子空腔的作用使其暴露了更多的活性位点。实验结果表明,我们设计的材料有利于电催化硝酸盐还原为氨,并具有出色的还原效果。在52 h的催化时间内,NO3--N的转化率可达90.1%,NH4+-N的选择性为78.8%。在这项工作中展示的过渡金属基电催化剂不仅降低了成本,同时保持了良好的催化活性和选择性,而且为后续过渡金属高级功能催化剂的设计提供了思路。（3）在吡啶的调制下,以Ni（NO3）2·H2O,1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷（DABCO）,对苯二甲酸（BDC）为原料,通过拓扑导向合成了一种二维镍基MOF六方纳米片（定义为HXP）。Ni2+与4个BDC阴离子中的8个氧原子配位形成一个二级结构单元（SBU）,然后通过末端的氮原子与DABCO分子连接,形成规则的六角几何形。随后的热解,磷化将HXP转化为N掺杂的Ni2P@NC纳米复合材料,可作为一种非常高效的催化剂用于电催化硝酸盐转换为氨。（4）以CuCl2·2H2O为原料,硼氢化钠为还原剂实现了制备大量单分散的Cu NPs。并以该Cu NPs为催化剂,探究了其对硝酸盐的电催化还原活性,结果表明,该Cu NPs在温和的中性体系中对50-500 mg/L的硝酸盐都有良好的催化活性,高的选择性。经计算在500 mg/L的高浓度硝酸盐中其NO3--N的转换率可达99.6%,对NH4+-N的选择性高达91.1%,法拉第效率高达94.4%,在催化剂循环10次后,该催化剂仍能保持大于87%以上的转换率。还原结果说明大量制备的Cu NPs在尺寸效应和单分散暴露更多活性位点的协同作用下对实现高浓度硝酸盐还原有积极的促进作用,也为低成本非贵金属材料功能催化剂的设计提供了思路。