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开发低成本、高活性的电催化剂对燃料电池的发展具有重要的理论和实际意义。本论文以钯（Pd）为研究对象,将3d-过渡金属元素M（Fe,Co,Zn）引入Pd的晶格中形成合金相催化剂。通过改变过渡金属元素的种类、Pd与M的比例、后处理温度和合金的有序化,从而调控Pd的电子结构,以达到提升电催化性能的目的。通过Pt/Au修饰进一步提高Pd-基催化剂的活性及稳定性。通过研究结构变化与催化性能之间的构效关系,指导催化剂的优化设计。本论文研究成果如下:（1）通过调控Pd与Co/Zn的比例和后处理温度,揭示催化剂的结构与性能之间的构效关系。升高温度能增加Pd的合金度和增大粒径,这导致催化剂的氧还原反应（ORR）活性与温度之间存在着火山型关系。在相同温度下,催化剂的ORR催化活性与原子比例之间也存在着火山型关系,Pd8CoZn/C催化剂表现出了最优的性能。采用Pt修饰的方法进一步提升了Pd8CoZn/C催化剂的ORR活性和稳定性。（2）在高温处理提高合金度时,Fe容易在催化剂表面形成氧化物（Fe2O3）壳层,从而有效的防止颗粒团聚。与此同时,Fe元素不容易进入Pd的晶格,从而使得PdCo/C,PdFe/C和Pd2FeCo/C催化剂会有合金度的差异。催化剂的ORR活性与Pd的合金度之间存在着火山型关系,Pd2FeCo/C催化剂表现出了最高的质量活性和面积活性。通过Pt修饰形成Pd2FeCo@Pt/C核壳结构催化剂,进一步提升了Pd2FeCo/C催化剂的性能。将其用作锌空气电池阴极催化剂,表现出较高的功率密度和良好的稳定性。（3）通过调控后处理温度和Pd与Fe的元素比例实现了催化剂从无序合金相（D-PdFe/C）到有序金属间化合物相（O-PdFe/C）的转变。O-PdFe/C催化剂可以精确调控Pd的晶格参数和电子结构从而提升ORR催化活性和稳定性。通过Pt修饰进一步提升了PdFe催化剂的催化活性和稳定性。将该材料应用于锌空气电池阴极催化剂,表现出远高于Pt的功率密度和优异的循环稳定性。此外,采取不同量的Au修饰O-PdFe/C催化剂。随着Au修饰量的增加,催化剂的稳定性增加,但是催化剂的ORR催化活性有所降低。（4）通过调控后处理温度和Pd与Zn的元素比例实现了催化剂从无序合金相（D-PdZn/C）到有序金属间化合物相（O-PdZn/C）的转变。与D-PdZn/C相比,O-PdZn/C在碱中具有更高的ORR催化活性和稳定性。通过Au修饰O-PdZn/C催化剂进一步提升了O-PdZn/C催化剂的ORR活性和稳定性。将该材料应用于锌空电池阴极催化剂,表现出较高的功率密度和优异的放电性能。（5）通过调控后处理温度,PdFe催化剂可以从无序的合金相（D-PdFe/C）转变为有序的金属间化合物相（O-PdFe/C）。与D-PdFe/C催化剂相比,O-PdFe/C催化剂在碱中表现出较好的氢氧化反应（HOR）催化活性。通过Pt修饰进一步提升了Pd-基催化剂的HOR催化活性,并且通过密度泛函理论证实了形成核壳结构可以减弱壳层Pt对氢的吸附能,从而提升HOR性能。