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甘油作为生物柴油生产中的副产物,可以转化成多种高附加值化学品和中间体。可持续能源驱动电化学氧化是实现甘油转化的绿色途径。开发高性能的电催化剂是实现甘油电化学氧化的关键。目前,甘油电化学氧化的催化剂主要基于铂（Pt）、钯（Pd）和金（Au）,这三种金属皆为贵金属,价格昂贵,且对甘油氧化有一定的局限性（如活性/选择性低、催化剂中毒等）。为此,本论文设计一系列具有新型结构的纳米电催化剂,重点考察其甘油氧化活性和产物选择性,研究甘油/中间体在催化剂表面的吸附、迁移、断/成键等行为,剖析催化剂微观结构对甘油氧化的影响,为实现甘油电化学转化大规模应用提供指导。具体的研究内容包括:（一）通过多元醇辅助还原法原位制备了一系列石墨烯纳米片（GNS）负载Pt、PtNi、PtRu、PtRh、PtRuNi和PtRhNi催化剂,并考察其甘油电氧化性能。透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）结果表明催化剂颗粒大小为2 nm左右,且具有合金结构。电化学测试结果表明PtRhNi/GNS和PtRh/GNS催化剂的峰电流密度达5.58和4.47 mA cm-2,分别是Pt/GNS催化剂的22倍和18倍。高效液相色谱（HPLC）分析结果表明,PtRuNi/GNS比PtRhNi/GNS对C3产物的选择性好。Ru的引入促进了C3产物的形成,而Rh的加入有利于甘油分子C-C键的断裂。（二）以Pd立方体（Pd NCs）为种子,采用种子介导生长法合成了具有核-壳结构的Pt@Pd纳米颗粒（Pt@Pd NPs）。Pd NCs和Pt@Pd NPs对甘油氧化的峰电流密度分别为2.12和3.22 mA cm-2,高于Pd/C(0.91 mA cm-2)和Pt/C(0.66 mA cm-2)。HPLC分析结果表明,Pd NCs对甘油醛的选择性达61.2%,而Pt@Pd NPs可促进甘油转化为乙醇酸,说明Pt和Pd的协同效应导致C-C键易于断裂。（三）以AgNPs为种子,利用种子介导生长法分别合成了PdAu@Ag核壳结构、PtxAuy@Ag核壳结构、以及Pt@Ag纳米骨架催化剂。PtxAuy@Ag催化剂有大量颗粒状突起和晶格应力,Pt@Ag纳米骨架呈三维多孔网状结构,这两种催化剂的Ag核都几乎被完全刻蚀。而PdAu@Ag催化剂的Ag核保留完整,表面被Pd层和Pd小颗粒包覆,粒子中存在较强的晶格应力。电化学表征结果表明这些催化剂都对甘油氧化显示出较好的催化活性,PdAu@Ag、Pt4Au6@Ag和Pt@Ag的峰电流密度分别为3.39、3.1和7.57mA cm-2,明显高于Pt(0.66 mA cm-2)、Pd(0.91 mA cm-2)和Au(0.1 mA cm-2)。其产物分布也随催化剂结构组成的不同而不同。其中,Pt@Ag催化剂对二羟基丙酮的选择性最好（82.6%）。Pt4Au6@Ag在1.1 V对二羟基丙酮的选择性较好（77.1%）,而Pt6Au4@Ag在1.1 V对甘油醛的选择性较好（35%）。随着Au含量的增加,PtxAuy@Ag催化剂对C3产物的选择性降低。在高电位下,PdAu@Ag倾向于生成较多的二羟基丙酮（70.1%）,而Au@Ag倾向于产生较多的C1、C2产物。PdAu@Ag、PtxAuy@Ag和Pt@Ag纳米骨架对甘油氧化的优异活性和产物选择性可归因于催化剂独特的结构组成及各组分间的相互协同作用。优化实验结果表明,甘油氧化产物的分布不仅与催化剂本身性质有关,也受反应条件影响。低甘油浓度,促进甘油醛的生成,甘油浓度为0.05 M时选择性最大可达92.6%。当KOH浓度高于0.5 M时,二羟基丙酮的生成被抑制。随反应时间的增加,二羟基丙酮的选择性没有明显的时间依赖关系。以Pt@Ag为阳极催化剂,铂片为阴极,组成电解池,成功实现太阳能驱动甘油电化学氧化与电化学析氢耦合。