质子交换膜燃料电池（PEMFC）因为其能源转换效率高,绿色清洁,应用广泛等特点被认为是未来最有前途的清洁能源。近年来,研究者们发现,具有纳米多孔结构的Pd合金在PEMFC中表现出良好的催化活性,且CO耐受性较好,是替代高昂、CO易中毒的市售Pt/C催化剂的良好材料。但一方面,纳米多孔Pd的氧还原催化活性还有待提高,另一方面,其结构稳定性欠佳。针对上述问题,本研究通过调整脱合金工艺和元素掺杂来提高纳米多孔Pd的氧还原催化性能和结构稳定性。研究主要包括以下两方面内容:通过改变脱合金电位和脱合金时间来调整纳米多孔结构,进而提高其氧还原催化性能。研究结果表明,在1 M H2SO4溶液中,当使用恒电位腐蚀的方式对Pd20Ni80进行脱合金时,产物形貌结构强烈依赖于脱合金电位。仅当脱合金电位在0.83 V vs RHE附近时,可以获得纳米多孔Pd。电位过高或过低时,仅能得到较致密的富Pd钝化层。在0.83V vs RHE电位下脱合金,纳米多孔结构随脱合金时间的增加而不断向合金内部推进,使样品电化学活性面积和粗糙度不断增加。氧还原测试结果表明,0.83 V vs RHE电位下脱合金9000 s制得的纳米多孔催化剂氧还原半波电位最正,为0.943 V vs RHE,比市售Pt/C正移了83 m V,比市售Pd/C正移了146 m V。但循环使用后,其电化学活性面积减少32%,降低明显。在纳米多孔Pd中进行Mo和Nb掺杂,通过高熔点金属扩散速率较低的特点来减缓纳米多孔金属在使用过程中易出现的结构粗化问题。研究结果表明,在Pd20Ni80预合金中进行Mo掺杂,可在0.83 V vs RHE电位下脱合金制得Mo掺杂的纳米多孔Pd,其电化学活性面积和粗糙度随脱合金时间的延长而增加,数值与Pd20Ni80脱合金所获样品相当。氧还原测试结果表明,Mo掺杂的纳米多孔Pd催化性能与未掺杂样品相当。但循环使用后,电化学面积减少量下降。在Pd20Ni80预合金中进行Nb掺杂,可在0.83 V vs RHE电位下脱合金制得Nb掺杂的纳米多孔Pd,其电化学活性面积和粗糙度随脱合金时间的延长而增加,但均低于同等脱合金条件下Pd20Ni80脱合金所获的样品。氧还原测试结果表明,Nb掺杂的纳米多孔Pd催化性能与未掺杂样品相当。循环使用后,电化学面积减少量相对未掺杂样品略有下降。