对于常用的Pt基催化剂,尽管在酸性和碱性燃料电池中都表现出高性能,但其成本一直限制着氢氧燃料电池的发展。目前对电催化剂的研究主要是减少膜电极组件（MEA）中Pt的用量。例如,设计具有独特形貌和结构的Pt合金催化剂,或发明更加优异的非铂材料。Pd基催化剂在氧还原反应（ORR）中表现出良好的性能。但是,这种催化剂尚未取得突破。因此,设计ORR的高性能Pd基电催化剂已成为研究热点。本论文基于Pd基合金,通过组分和纳米结构设计、以及表面处理等方式提升其催化性能,具体研究内容如下:1)以PdNi纳米粒子为核心材料,以PtCo,PtFe和PtNi为壳层,获得核壳型纳米催化剂。选取具有优异ORR催化活性的PdNi@PtNi催化剂进行结构优化。我们发现PdNi@Pt₁Ni₁/C催化剂活性达到0.40 A/mg_Pt,是商用Pt/C催化剂的2倍以上。2)基于PdCuNi三元合金进行了表面酸洗处理和掺杂改性。酸处理引起催化剂质量活性的增强。经过硫酸溶液处理的PdCuNi/C催化剂在碱性条件下的质量活性达到0.24 A/mg_{Pd or Pt},接近商用Pt/C催化剂的2倍。然而,W和Mo元素在Pd基合金表面的掺杂并不能提高催化剂的活性。从TEM图像可以推断,掺杂后的纳米晶体表面形成了壳层,使得催化剂的催化活性位点减少,催化活性降低。3)为PdCuNi三元合金催化剂发展了表面氧化性酸处理方案。采用不同的抗坏血酸和苯甲酸组合作为还原剂进行PdCuNi纳米晶尺寸和纳米结构的调控,氧化性酸处理后制备的PdCuNi-AB-t/C催化剂较之前,半波电位有30 mV的右移。其质量比活性分别达到商用Pt/C、Pd/C的5倍和2.4倍。经理论计算,由酸处理形成的次表层中原子的比例和排列是氧化处理引起活性增强的原因。本文通过制备核壳型、掺杂改性型以及表面处理改性型Pd基纳米催化剂,探究了一系列的Pd基催化剂在酸性或碱性中的催化性能,尤其是表面改性型的催化剂,得到的富Pd壳层表面合金催化剂能很大程度上提升催化活性,取得较为优异的结果,这也为Pd基纳米晶合金催化剂的进一步研究提供了新的策略。