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催化氨分解不仅是一个典型的模型催化系统,常被用于探究催化剂的基础研究,而且在能源与环境工业有着广泛(潜在)的应用前景,因而一直受到学术界和工业界的广泛关注。尽管Ru催化剂显示出较好的氨分解活性,但高昂的价格以及有限的储量限制了其工业化应用。催化剂表面上N的结合能与氨分解活性之间火山型曲线的关系鼓舞着人们去开发高效、低成本替代物或催化剂。通过调变金属颗粒的形貌、晶面、晶相和/或组成来改变其电子、结构特性,进而优化N的结合能可能是制备高效氨分解催化剂的一种有效方法。本文以Ni、Fe以及Co-Mo双金属催化剂为研究对象,重点研究催化化学气相沉积(Catalytic Chemical Vapor Deposition, CCVD)主要参数对Ni、Fe颗粒形貌的调控机制,以及探究Co-Mo双金属催化剂前驱体类型、焙烧气氛、氮化温度等对其氨分解性能的影响规律,以期建立催化剂结构与氨分解活性之间的构-效关系。(1)研究了碳源种类对CCVD过程中Ni颗粒形貌调控的影响,以及Ni催化剂上氨分解的形貌效应。实验发现碳源种类显著地影响了纳米碳纤维(Carbon Nanofibers, CNFs)顶端Ni颗粒的形貌：当以C2H4为碳源,CNFs顶端几乎看不到Ni颗粒,而当以CH4为碳源时,CNFs顶端Ni颗粒呈双锥形多面体形貌,以及以CO为碳源时,CNFs顶端Ni呈梨形。尽管多面体结构的Ni催化剂相比梨形的Ni催化剂具有较大颗粒粒径,但暴露出更多的活性表面,因而具有较高的氨分解活性。(2)固定CH4为碳源,研究了CH4分压对CNFs顶端Ni颗粒形貌的影响,并结合DFT计算研究了CCVD过程中Ni颗粒重构机理。结果表明：高的CH4分压有利于制备多面体形貌的Ni催化剂,而低的CH4分压则易导致梨形Ni颗粒的形成,且前者暴露了更多的活性晶面(如(111)晶面)；尽管Ni颗粒表面碳覆盖度的增加,有利于Ni颗粒重构成台阶面(如(110)晶面),但是Ni(111)面与石墨烯层极高的匹配程度可能是实际制备的多面体Ni催化剂主要暴露(111)晶面的主要原因。(3)以Fe/CMFs (Carbon Microfibers, CMFs)为初始催化剂,制备了结构化Fe-CNFs/CMFs催化剂,并研究了碳源CO分压对CNFs顶端Fe颗粒形貌以及晶相的影响。当CO/H2为160/40时,Fe颗粒粒径随着CNFs生长时间的增加而降低。当生长时间为6h时,Fe颗粒形貌为半球形,且其晶相为Fe3C。当CO/H2为160/80,生长时间为6h时,Fe颗粒形貌为多面体,且其晶相为α-Fe(C),后者具有较高的氨分解活性。此外,利用DFT计算研究了碳覆盖度对Fe晶面取向的影响以及表面C与比表面C存在条件下Fe晶面上氨分解反应机理。结果表明：C的吸附可诱导Fe晶面发生重构,且随着C覆盖度的增加,Fe活性晶面比例增大；位于Fe活性晶面的表面C和次表面C均能不同程度的降低N在Fe不同晶面上的再结合脱附能,从而提高氨分解活性。(4)以Co(en)3MoO4为前驱体,研究了焙烧气氛和氮化温度对非负载型Co-Mo双金属催化剂氨分解性能的影响。研究表明：焙烧样品CoMo-Ar-C相比于CoMo-Air-C具有更高的比表面积,其对应还原样品CoMo-Ar-R相比于CoMo-Air-R具有更高的初始催化活性；CoMo-Ar-R比CoMo-Air-R具有较长的诱导期,以及较低的稳定活性；提高Co-Mo双金属催化剂的氮化温度可显著地提高其氨分解活性。(5)研究了负载型Co-Mo双金属催化剂前驱体类型、焙烧气氛、焙烧温度等对其氨分解性能的影响。研究表明：单组分Co(en)3MoO4为前驱体比双组分Co(NO3)2和(NH4)6Mo7O24为前驱体制备的Co-Mo双金属催化剂具有更好的协同效应；Ar焙烧气氛以及高的焙烧温度制备的Co-Mo双金属催化剂表现出较高的氨分解活性,可能是由于其表面具有较多的活性组分Co3Mo3N。