随着化石能源的危机和环境污染问题日益严重,开发新型高效清洁能源迫在眉睫。燃料电池（Fuel cell）是一种可以将化学能直接转化为电能的化学装置,它是继水力、热能和原子发电之后的第四种发电技术;并且其产物仅仅是水和热量,逐渐成为了最受关注的能源转换技术之一。催化剂在阴极中氧气还原反应中的活性和稳定性在燃料电池系统是至关重要的。因此,开发和制备高效稳定低铂氧还原催化剂引起了研究者越来越多的关注。另一方面,NH₃是当代社会中最常见的工业化学品之一,且已被用于农业等重要领域。在工业中,NH₃由N₂和H₂在高温高压下由Fe基催化剂合成,消耗世界能源供应量的1%以上,并产生大量化石燃料衍生的CO₂。由于N≡N键裂解的高能垒,N₂的固定极其困难,为了在温和条件下合成NH₃并降低其能量消耗,已经进行了许多努力以开发将N₂固定到NH₃的替代途径。从N₂的电化学还原合成NH₃是一种比传统高温高压合成NH₃更加新型的技术,且它也是一种无碳能量载体,可以很容易地凝结成液体并克服H₂的储存限制。因此,寻找和合成具有高氮气电化学还原活性的催化剂成为研究的热点。脱合金纳米多孔金属拥有较为特殊的结构和电化学性质在电催化的应用中有极大的潜力;利用脱合金法制备的纳米多孔金（nanoporous gold,NPG）,其比表面积、电子传导率以及稳定性都相比纯金高,利用这些结构优势对电催化的研究将更有意义。于是本论文以NPG作为基底,在其表面沉积不同金属原子,制备的出原子层级的催化剂,并探究了其形貌与性能,具体研究内容如下:（1）通过在NPG表面欠电位沉积Cu并原位置换的方法制备了NPG-Pt核壳结构的催化剂,并通过电化学扫面进行表面合金化的处理,在处理之前的ORR本征活性和质量活性在0.9 V（vs.RHE）分别为0.52 mA cm^-2,1.2 A mg_Pt^-1,,在表面合金化处理后得到的催化剂其本征活性以及质量活性分别是0.89 mA cm^-2和1.57 A mg_Pt^-1,比初始催化剂的本征活性与质量活性分别提高了1.7倍与1.3倍。这说明通过表面合金化有助于提高其ORR活性。（2）通过在NPG表面欠电位沉积Cu并原位置换Pd原子的方法制备了NPG-Pd核壳结构的催化剂,并对其进行了氮还原性能测试。研究发现,在NPG表面沉积单原子层的Pd,由于其表面应变效应,可以有效的提高NRR反应的NH₃产率;纯NPG的NH₃产率为25.58μg h^-1 mg^-1,而NPG-Pd的产率高达41.55μg h^-1 mg^-1,与NPG相比产率提高了1.62倍;同时在与NPG表面沉积不同厚度的Pd原子催化剂的NH₃产率进行比较,发现单层Pd原子层的催化剂产率最高。这种发现可以说明,Pd厚度的增加减小了其表面拉伸的程度,当Pd在NPG表面均匀沉积一个单原子层时,由于其受到拉伸程度最大,能够有效的增加NH₃产率,提高了其NRR性能。