贵金属纳米材料由于其独特的物理化学性质,在能源转化、工业催化、信息存储和生物分析等众多领域得到广泛应用。但昂贵的价格以及稀缺的储量阻碍其进一步发展,因此通过对贵金属纳米材料进行合理设计,提高其催化性能以达到降低成本的目的,成为当下研究热点。本论文通过对钯(Pd)基纳米材料的表界面结构进行精细调控,显著提升在甲醇/乙醇氧化、氧还原以及分解水析氢等电化学反应中的催化性能,使其具有替代商业催化剂的潜力;研究中实验与理论计算相结合,详细讨论性能提升的内在机制,对设计和制备高性能催化剂具有指导意义。(1)通过调控反应温度,实现Pd纳米晶体从二维片状结构到四面体结构的转变。低温产物为Pd纳米片,高温产物为Pd四面体。Pd纳米片中大的比表面积能暴露更多的活性位点,从而提升甲醇氧化和氧还原的催化性能;(2)实现了铂(Pt)纳米粒子在超薄Pd纳米片上不同位置的可控生长。Pd和Pt之间功函的不同导致界面处发生电子移动,而界面晶面则决定电子转移的数量,从而导致分解水析氢和醇类氧化性能上的差异;(3)一步法合成出成分可控的超薄无褶皱Pd Cu合金纳米片。超薄片层结构的量子限域和捕获效应会导致d轨道电子远离费米能级,减弱对毒化产物的吸附,提高甲醇氧化的活性和稳定性;(4)合成出一系列稳定的Pd基合金氢化物纳米粒子,不仅解决了传统高压法得到的金属氢化物不稳定的难题,还阐释了间隙修饰的H原子能有效提高碱性析氢性能的本质。H原子的修饰能够优化晶体结构和电子结构,从而降低水裂解过程的势垒,激活更多的活性位点,加速氢气的生成。