铂的最外层电子排布为5d94s1,未填满d电子轨道使铂的表面易吸附反应物,且配位强度适中,利于形成活性中间态化合物,具有较高的催化活性,同时有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性,成为最重要的催化剂材料。铂还是激元(plasmon)金属,其高阶激元振荡位于红外区域,得益于电子-声子散射,具有较强的光热效应。结构设计能够调控纳米材料的暴露晶面、吸附特性、空间选择性、电子结构,进而影响催化、光热等性能,这一调控方法被众多研究所验证。对于降低催化工业中铂的用量,提高催化材料稳定性、活性和选择性,开拓铂材料传感、器件和生物治疗等领域应用的重大需求,利用结构化设计调控铂纳米粒子仍有大量工作亟待开展。本课题开展用于光热、催化应用的新型超结构形貌铂基纳米粒子的设计合成和性能调控研究,并系统对制备的Pd@Pt螺旋和中空铂螺旋纳米晶进行表征和模拟,分析铂基纳米材料的负载、包覆和表面超结构对加氢反应、光吸收、光热性质和生物催化的构效关系。我们使用OTAB-Na作为表面活性剂和抗坏血酸作为还原剂,利用一锅两步合成策略在温和水相的反应条件下制备出具有复杂形貌的Pd@Pt二元贵金属纳米粒子,克服钯和铂前驱体差异巨大的成核生长特性,并可以拓展到Au@Pt结构的合成。通过组分调变和核@超结构壳形貌设计,这种铂纳米线构成的表观螺旋状外壳紧密包裹钯内核,增强了底物的传输能力,优化了钯和铂的催化性质,并在硝基苯加氢反应具有显著增强的催化活性,解决了单一组分催化材料性质难于调控的关键问题。我们还深挖单组份材料的结构潜力提升铂材料的光热性质。利用结构化的铂纳米粒子较强的plasmon效应和表面等离激元共振,通过结构设计调控光的吸收,控制光子激发电场增强催化活性和光热转换性质。借助酸刻蚀方法选择性去除Pd@Pt螺旋纳米粒子的内核,并保持螺旋状外壳结构。得到单一组分多层级结构的中空铂螺旋超结构纳米粒子,兼顾了纳米光热治疗对近红外光吸收性能和光热转换效率的需求,肿瘤治疗效果得到了活体实验的验证。同时我们提出并验证了光子被plasmon纳米粒子吸收并产生增强电场,金属结构中的自由电子受激发成为热电子并与空穴有效分离,通过非辐射跃迁耗散并释放能量的能量传输路径。表明超结构对提升光热转换效率的关键作用,以及结构设计对调控纳米粒子性质的可行性。