随着工业社会的不断进步,对能源的实际需求也逐渐增长,由此也加剧了化石能源的枯竭,对环境造成了沉重的负担。所以,环境友好和资源可持续性新能源技术的开发显得尤为重要。电催化技术的发展适应了这种要求。本论文通过一系列方法合成了Pd/Ru基纳米材料,并在电催化氮还原反应（NRR）和析氢反应（HER）中应用,主要研究内容如下:氨合成对人类社会影响深远,传统的工业合成氨需要严苛的条件与设备,极易造成环境污染和资源浪费,所以常温常压下的电催化NRR成为近几年合成氨的重研究点对象。改善催化剂本征活性以提高活性和选择性是我们不断追求的目标。（1）本章中我们利用种子介导法选择性地暴露了Pd的{100}面、{111}面和{110}面（分别表现为立方体、八面体和菱形十二面体）,首次系统地研究了所暴露晶面与NRR性能之间的关系。实验结果显示,常温下Pd立方体在0 V vs.RHE的NH3产率为24.3μg mg-1cat h-1,法拉第效率达到36.6%,活性分别是Pd八面体和十二面体的2.7和5.3倍,它也是在低过电位下实现高活性的最佳催化材料之一。此外,经过长时间的稳定性测试,Pd立方体表现出极佳的稳定性。密度泛函理论计算揭示Pd{100}的显着NRR性能可归因于*NNH和NH3（速率确定步骤）的较低生成能垒。（2）本章中我们通过硼氢化钠还原合成了Pd Pb纳米海绵,Pb元素的存在可以显著抑制Pd的HER活性并提高NRR性能,常温下有效地将N2电催化还原为NH3。数据显示,Pd Pb纳米海绵的NH3产率在0.05 V vs.RHE为25.68μg mg-1cat h-1,相应的法拉第效率为5.79%,是目前报道的文献中该电位下最具活性的材料之一。进一步将电压降低到-0.05 V vs.RHE,NH3产率增加到37.68μg mg-1cat h-1,是Pd/C的8倍之多。而且,Pd Pb海绵经过10小时电解后仍显示稳定得电流密度。密度泛函理论也对应实验结果,Pb的引入有效减弱了*H吸附,从而抑制HER,减小*NNH的形成自由能,提高NRR活性。这一想法在Ru O2中也得到验证,切实可行。氢能源具有绿色环保,燃烧值高等特点,而电催化HER因操作简单、制氢纯度高成为重要的制氢手段之一。设计高效的电催化剂,合理利用构效关系提高反应活性和稳定性,是我们要解决的关键问题。（3）本章中我们提出一种采用微波加热工艺超快制备贵金属气凝胶的方法,贵金属气凝胶因比活性面积大、孔隙率高、独特的自支撑结构而备受关注,在多个领域都有广泛的应用。该方法仅需10秒即可获得贵金属气凝胶（包括单金属、双金属和三金属）,在非常宽的初始盐浓度范围内（2.0μM-6.25 m M）成功胶凝,首次进入微摩尔级别。此外,气凝胶的尺寸也得到了很好的控制,尤其是合金气凝胶,均达到10 nm以下。电催化实验还发现纳米贵金属气凝胶在析氢反应和乙醇氧化反应中表现优异。（4）本章中我们以简单的一步法合成载体支撑的超小型难相容合金催化剂,首次报告无溶剂微波还原制备的约5 nm的Ru基难相容合金（Ru RE-r GO纳米粒子,RE=Gd,Er,Yb,La）。在碱性电催化析氢反应中,Ru Gd-r GO纳米粒子表现出色(10 m A cm-2的过电位12 m V,0.1 V的转换频率30.6 H2 s-1),它可以提供工业相关的500 m A cm-2的电流密度稳定工作500 h。密度泛函理论进一步表明,从反应的初始状态到最终状态,Ru Gd-r GO NPs具有较大的放热能（-1.34 e V）,同时H2O的解离能垒相对较低,导致HER极易发生。