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过氧化氢（H2O2）是环境、农业、能源等多个前沿领域最重要、最基础的工业化学品之一。目前,世界卫生组织（WHO）已将H2O2列为COVID-19的SARS-Co V-2关键消毒剂。因此,在自然条件下由可再生能源驱动的电催化合成H2O2是一种有希望替代传统的高耗能蒽醌工艺的直接合成方法。近几年,电催化制备技术的进步取得了很大的成就,但高效、稳定的合成H2O2廉价的电催化剂仍是迫切需要的。过渡金属氧化物通常不是电催化合成H2O2的有效催化剂,它们更容易选择生成H2O。其实,过渡金属氧化物对氧还原反应（ORR）的催化活性取决于过渡金属的d轨道电子与氧中间体的p轨道电子之间的相互作用。二氧化钛（Ti O2）作为电催化剂存在导电性差,本征活性位点少等问题。本论文通过构建核壳结构、氧官能耦合作用、氮元素掺杂构建缺陷、稀土元素掺杂以及非晶态/晶态异质结对Ti O2的d轨道电子调控,提高对H2O2的选择性和活性。具体研究如下:1、通过醇热方法制备核壳结构前驱体,通过高温焙烧形成核壳结构Ti O2/C,提高Ti O2的导电性和活性位点的暴露。通过硫酸对Ti O2的颗粒和尺寸、比表面积、氧官能团等多尺度的优化。电催化剂对H2O2高的选择性和活性的原因是原位制备核壳结构Ti O2/C提高其导电性,促进活性位点的暴露和氧官能团的耦合作用。2、通过醇热方法和高温焙烧步骤成功原位制备N掺杂核壳Ti O2/C杂化电催化剂。N掺杂碳材料可以提高对H2O2的选择性和活性,N掺杂Ti O2构建缺陷位点,提高Ti O2的导电性。XPS证明N掺杂改变了Ti O2的电子结构,重新构建活性中心和电子转移通道。200 N-Ti O2/C对H2O2具有高的选择性和活性主要的原因是（1）核壳结构充分暴露活性位点;（2）N掺杂改变Ti O2的d轨道电子结构,重新构建转移通道;（3）N掺杂的种类和含量。3、采用稀土元素独特的4f电子性质改变过渡金属的d轨道电子结构,通过Kirkendall效应制备了11种稀土元素掺杂核壳Ti O2/C电催化剂。通过XPS证明掺杂稀土元素可以改变过渡金属的d轨道电子,重新构建活性中心和快速电子转移通道。核壳结构充分暴露活性位点,介孔结构有利于加快传质过程,提高催化动力学,进而提高催化剂的稳定性。由于不同稀土元素最外层电子的数量和排列方式导致电催化剂对H2O2的选择性和活性差异性较大。4、利用非晶态材料不饱和电子构型的特点,制备了核壳结构非晶态/晶态异质结电催化剂。通过XPS和TEM证明非晶态Ti O2和Co S2构成异质结,提供表面两侧电子强相互作用。通过XPS证明表面处的电子从Co S2转移到非晶态Ti O2上,重新构建电荷转移通道。另一方面,表面电子的重行排布使得非晶态Ti O2电子云密度增加有利于O2的吸附和电子转移到O2上,从而提高了电催化剂的催化性能和稳定性。本文通过氧官能团、元素掺杂和构建非晶态/晶态异质结等方法改变过渡金属Ti的d轨道电子分布,深入研究过渡金属Ti的d轨道电子分布和电催化剂性能之间的关系。期望为设计电催化合成H2O2具有高选择性和活性的催化剂提供借鉴意义。