近年来,环境污染所引起的人类健康和生活环境的破坏等问题已成为制约人类社会可持续发展的重要因素之一。在工业生产过程中排出的有毒废水、废渣和废气导致大自然中的有害物质逐年增多,严重的影响了人类的健康。比如水体中的重金属离子、大气中的PM2.5导致人类的癌症以及其他疾病的发病率越来越高,这一现象已经引起了科学界、医学界以及政府部门的高度重视。纳米技术的出现,为这类问题的解决带来了新的曙光。纳米材料由于具有大的比表面积、可调的孔径和孔容、低的生物毒性以及易于表面功能化等特点被广泛的用作纳米反应器或是药物载体应用于环境、能源和生物医学等领域。因此,开发一种高效的多功能纳米复合材料是很有必要的。本论文以介孔氧化硅(Mesoporous silica nanoparticles,MSNs)作为研究对象,研究了其不同介孔结构的调控、形成机理以及在催化和生物医药领域的应用。此外,初步探索了多层氧化硅纳米管的双模板制备法。主要的研究内容如下:第一部分:研究了多壳层介孔氧化硅的制备以及在生物医药和催化领域的应用。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为混合模板合成了具有均一形貌的多壳层介孔氧化硅纳米粒子(MMSNs)。SEM、和TEM结果表明,得到的MMSNs拥有球形形貌(平均粒径180 nm)、三层以上的壳(壳厚度10 nm左右)和较好的分散性。通过对合成条件的考察,探究出MMSNs可能的生长机理,此外,制得的MMSNs通过负载不同尺寸的金纳米粒子,阿霉素(DOX)的药物传输以及体外细胞毒性的检测来考察其作为纳米反应器、催化剂、药物载体的能力。第二部分:研究了具有不同孔道结构的介孔氧化硅的制备以及催化和生物医学性能。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂,乙酸乙酯(EA)作为助模板剂,正硅酸四乙酯(TEOS)作为硅源,通过一种简单高效的方法制备出四种不同孔道结构的介孔氧化硅纳米粒子。实验结果表明,EA的用量对最终产物的形貌和孔道结构有很大的影响。通过TEM、SEM、BET等表征手段以及对反应条件的考察,对合成过程进行了研究。此外,我们还以对硝基苯酚(4-NP)、布洛芬(IBU)和A549细胞考察了所得MSNs的催化、药物负载及释放性能和生物兼容性。结果表明,制得的MSNs对4-NP的催化还原只需要4 min左右;对布洛芬的最高负载率达到21.0 wt.%;在pH=7.4的缓冲溶液中,经过6 h,IBU的释放最大达到94%;MSNs样品的浓度达到100μg/mL,A549细胞的存活率依旧达到85%。第三部分:初步探索了多层壳氧化硅纳米管的制备(MSNTs),研究了CTAB、SDBS、乙醇和EA等因素对产物形貌和结构的影响。