近年来,因缺乏可持续和高效的催化剂来代替储量稀少和价格昂贵的铂催化剂,诸多燃料电池的大规模应用受到了限制。这一问题引起了人们对可替代的非铂催化剂的关注和研究。到目前为止,一些非铂催化剂在燃料电池的应用中已经展现出了许多优点,例如高的活性、良好的稳定性和优异的抗甲醇渗透能力。尤其是氮、磷掺杂的复合催化剂作为非铂催化剂有巨大的潜力实现催化剂的商业化发展,引起了人们极大的关注。本论文围绕N和P的电子效应,以制备低成本、高活性的催化剂为目标,通过对催化剂载体修饰和复合催化剂制备两方面构建氮、磷掺杂的非铂复合电催化体系,利用物理测试和电化学测试对制备的催化剂进行结构和电化学性能的表征。具体内容分为以下三部分:第一部分氮掺杂碳载体负载PdSn合金催化剂对丙三醇电催化氧化性能的研究氮掺杂的碳载体由于具有特殊的电子效应,能够有效地固定纳米颗粒并用来制备高性能的电催化剂。在这一部分中,使用邻菲啰啉直接功能化碳（phen-C）来获得氮掺杂的碳载体,通过负载PdSn合金,制备了不同摩尔比的Pd_xSn_y/phen-C（Pd:Sn=1:1¹:3）催化剂。根据电化学测试结果,在制备的Pd_xSn_y/phen-C,Pd/phen-C和Pd/C催化剂之中,Pd₃Sn/phen-C具有最大的电化学活性表面积(577.2 cm² mg_Pd^-1),最好的电催化活性和稳定性。此外,Pd₃Sn/phen-C的耐久性和抗中毒性也优于Pd/C催化剂。在丙三醇的电催化氧化中,Pd₃Sn/phen-C是一种具有潜力的电催化剂。第二部分磷掺杂的Pd-NiO_x-P复合催化剂的制备及其对丙三醇电催化氧化性能的研究高活性和耐久性的催化剂对于直接醇类燃料电池（DAFCs）的开发是至关重要的。在这一部分,制备了磷和氧化镍共存的复合催化剂（Pd-NiO_x-P/C）,并将其用于在碱性介质中的丙三醇电氧化反应。X射线光电子能谱（XPS）,X射线衍射（XRD）和能量色散X射线光谱（EDX）分析表明,磷和氧化镍共存于Pd-NiO_x-P/C复合催化剂中。电化学测量表明,相比于Pd/C催化剂,Pd-NiO_x-P/C复合催化剂具有较好的电化学性能,较高的电化学活性表面积(EASA=576.3cm² mg_Pd^-1),较大的峰值电流(I_p=0.3640 A mg_Pd^-1)和较低的活化能(E_a=21 kJ mol^-1)。更重要的是,Pd-NiO_x-P/C还表现出高的稳定性。在DAFCs中,Pd-NiO_x-P/C复合催化剂将是一种非常有前景的Pd基催化剂。第三部分聚苯胺包覆的Ce（TTA）₃Phen含氮复合材料的制备及其在氧还原中的应用燃料电池的商业化应用仍然受到几个关键问题的阻碍,其中制备具有高耐久性的阴极电催化剂仍然是一个巨大的挑战。本部分中,制备了聚苯胺包覆的Ce（TTA）₃Phen含氮纳米复合材料并作为有效的电催化剂来解决与ORR相关的这些挑战。这种氮掺杂材料是用修饰的Ce（TTA）₃Phen和聚苯胺（PANI）通过原位聚合法制备的,然后经过碳化得到。所制备的纳米复合材料表现出高的电催化活性,稳定性和强的抗甲醇性。这种氮掺杂的纳米复合材料制备方法简单,在燃料电池的商业化应用方面具有很好的前景。