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燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能源转换装置,被誉为继水电、火电和核能之后的第四类发电技术。相比于其它能量存储/转换技术,燃料电池具有能量转换效率高、环境友好、可靠性高、适用范围广等技术优势,因而将在以清洁、高效、可持续发展为核心要素的未来能源经济架构中扮演不可或缺的重要角色。直接肼燃料电池（DHFC）应用兼具高能量密度和较低成本的水合肼（N2H4?H2O）为燃料,其理论电势高、工作温度低、产物环境友好且无需使用贵金属阳极催化剂,因而颇具车载/便携式电源应用潜力。目前,制约DHFC商业化应用的关键问题之一是缺乏可高效催化肼氧化的阳极电催化剂。解决此问题的可行途径是深入解析肼电化学氧化反应的催化机理,获取肼氧化催化剂的物相–结构–性能间的关联性认识,用以指导催化剂的成分、结构设计与可控合成。本文以镍基肼氧化电催化剂为研究对象,重点围绕高效、低成本DHFC阳极催化剂的设计与制备、催化剂相组成-结构-性能的关联性等问题展开研究,取得主要进展如下:（1）采用水热结合氮化处理方法制得具有3D分级纳米结构的Ni3N/Ni/NF电催化剂,其中Ni3N以细小纳米颗粒形式弥散分布于Ni纳米片表面,而具有多孔结构特征的Ni纳米片随机取向生长于泡沫镍载体表面。第一性原理理论计算表明,Ni3N呈金属性,其催化肼氧化的本征活性优于金属Ni;构筑分级纳米多孔结构有助于增多活性位点数量并改善其可及性。基于上述原因,Ni3N/Ni/NF催化剂的肼氧化起始电位低至-0.06 V vs.RHE,在+0.30 V vs.RHE氧化电位的电流密度达623 m A?cm–2,经12小时恒流测试催化活性未见明显衰退,综合催化性能居于同类催化剂顶级水平。（2）采用水热结合还原热处理方法制得海胆状Ni-Co/Ni-Co-O/NF纳米复合电催化剂。该催化剂在碱性条件下的肼氧化活性与还原热处理温度密切相关,经300?C还原热处理的样品催化活性最优,降低或提高温度均导致活性不同程度降低。物相/微观结构/化学态分析表明,Ni-Co/Ni-Co-O/NF催化剂活性变化源于活性位数目及电导率的改变。上述研究工作通过运用多种改性策略和简便制备方法,设计、合成了两种负载型镍基肼氧化电催化剂,在提升DHFC阳极催化剂性能的同时,丰富/深化了镍基肼氧化催化剂的相组成-结构-性能的关联性认识,为研制高效、低成本DHFC阳极催化剂提供了实验与理论基础。