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燃料电池（Fuel cell）作为一种新型能源转换装置,具有能源转换效率高,安全,便携,无污染等特点,因而备受研究工作者所关注。有机小分子电氧化高效催化剂的研究直接关系到燃料电池商业化广泛应用和发展。有机小分子电氧化催化剂的主要材料是贵金属Pt基催化剂和贵金属Pd基催化剂,其面临的最主要问题是贵金属价格昂贵,催化性能低,易被毒化以及易团聚等问题。对Pt基、Pd基组分、形貌和结构的调控以及对载体材料的修饰能有效解决上述问题。本工作主要围绕着催化剂有效组分组成、形貌、结构以及载体进行调控,进而在催化剂各组分之间产生协同效应,电子效应,增大的电化学活性面积以及稳定的结构,从而达到对有机小分子电氧化性能进行调控的目的。主要研究内容如下:采用简单的乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）辅助一步共还原法成功合成了二元线性交联网络状结构Pt Cu电催化剂（Pt Cu-LCN）。特殊结构的形成是由于螯合剂乙二胺四乙酸二钠的作用而非表面活性剂的吸附作用,表面活性剂容易吸附活性位点的Pt。具有丰富角位原子和台阶原子的线性交联网络状结构催化剂可以暴露更大的比表面积,提供更有效更活性位点吸附甲醇。同时,第二种金属Cu的加入可以通过调整Pt的电子结构,促进Pt表面类CO中间体的去除。因此,Pt Cu-LCN在酸性介质中对催化甲醇电氧化反应（MOR）表现出良好的催化活性和稳定性。Pt Cu-LCN催化剂催化甲醇电氧化的质量比活性高达891.69 m A·mgPt-1,是商业Pt/C-JM催化剂的4.43倍。经7200s测试后,Pt Cu-LCN催化剂催化甲醇电氧化电流密度值相对初始值剩余42.8%,明显要优于商业铂黑催化剂。设计了三元TePbPt合金纳米管催化剂。以合成的Te Pb合金纳米线为牺牲模板,通过模板法精确制备了具有均匀、超细、超长结构的合金纳米管催化剂。在合金纳米管催化剂中引入Pb和Te,Pb和Te可以分别通过双功能机制以及调节Pt的电子结构机制促进吸附的类CO中间物种的去除。纳米管催化剂在酸性介质中对催化甲醇氧化反应（MOR）表现出优异的电催化活性和耐久性。进一步的表征表明,根据复杂的机理,Pt、Te和Pb之间的相互作用调整了Pt的电子和化学结构,从而增强了催化剂的电催化性能。三元TePbPt合金纳米管催化剂催化甲醇电氧化性能值为532.35 m A·mgPt-1,是商业铂黑催化剂的2.7倍。经1000圈耐久性测试后,TePbPt纳米管催化剂催化甲醇电氧化电流密度值相对初始值下降了14.9%（剩余85.1%）,明显要优于商业铂黑催化剂。采用简单的次亚磷酸盐辅助共还原法制备了磷掺杂石墨烯负载Pt Ni P纳米团簇电催化剂（Pt Ni P/P-graphene）。磷的掺杂提高了石墨烯载体的锚定力,增多了石墨烯载体的锚定位点,同时Na H2PO2的尺寸限制生长效应促使Pt Ni P超细纳米团簇的均匀分散。P的掺杂还通过电子效应调节Pt与合金Ni结合的电子结构,促进类CO中间物种的去除。结果表明,所制备的Pt Ni P/P-graphene催化剂暴露出更多的活性位点和优化的Pt合金电子结构,在酸性介质中对催化甲醇氧化反应（MOR）具有优异的电催化性能和耐久性。Pt Ni P/P-graphene催化剂催化甲醇电氧化性能值为826.1 A·gPt-1,是商业Pt/C-JM催化剂的2.58倍。经1000圈耐久性测试后,Pt Ni P/P-graphene催化剂催化甲醇电氧化电流密度值相对初始值下降了36.0%（剩余64.0%）,明显要优于商业Pt/C-JM催化剂。采用纳米催化剂自组装的方法,成功地制备了具有枝晶状核-壳结构的均匀海胆状Au@Pd甲酸氧化反应（FAOR）电催化剂。具有较多活性位点的高电化学表面积和适当的晶格应力共同作用,从而提高了催化剂的本征活性和促进动力学反应速率,从而改善FAOR的电催化性能。具体来说,调节表面Pd的枝晶状态,对甲酸电催化性能有着不同的影响。较强的晶格应力有利于Pd表面甲酸的吸附。而较弱的晶格应力会使甲酸电氧化过程中的中间物种在Pd表面更容易脱附从而导致活性位点的再次暴露。在本研究工作中,优化后的Au71@Pd29 DCS催化剂有着优越的电催化活性,电流密度为1405 A·g-1Pd,是商用钯黑催化剂(160 A·g-1Pd)的8.8倍,同时耐久性也比商业钯黑催化剂有明显的增强。