氢能是一种新兴的能源载体,以支持全球能源和工业部门的脱碳,因此,从可再生能源中生产氢是当今的首要任务。然而,氢能经济发展的关键在于氢的制备、存储、转运及低成本利用。在制氢及储运的诸多技术中,有机小分子,如甲酸,作为一种高密度储氢的化学载体,在氢能存储和运输方面具备明显优势,目前室温甲酸催化分解制氢是研究的热点。在氢能利用方面,燃料电池作为一种高效的能量转化装置,限制其发展的主要障碍之一是阳极铂（Pt）基催化剂易于毒化,必须使得氢气高度纯化方可达到实用要求。本论文的研究工作着眼于开发高性能的甲酸氢能转换催化剂,重点从催化剂的性能调控和活性位点探究两个方面来开展。主要研究内容如下:（1）使用金属有机骨架ZIF-8作为前驱体来获得多孔N掺杂碳载体,随后利用湿化学法将金属Pd分散在载体表面。受益于载体的多孔结构,所得的催化剂表面Pd纳米粒子（NPs）均匀分散。此外,由于载体中杂原子N的掺杂,使得金属Pd向载体转移电子,从而增加催化剂表面Pd（+2）含量,增强了催化剂的甲酸分解催化性能和选择性。通过室温测试可知,Pd/CZIF-8-950呈现出比Pd/C催化剂更高的催化活性,其翻转频率（TOF）和质量比活性分别为1166 h-1和11.01 mol H2 g-1Pdh-1。（2）借鉴于M-N-C开发历程及其活性位点的研究经验,我们报道了一类新的原子分散的IrRu-N-C阳极催化剂,能够同时氧化CO、H2或者两者组合的混合气。氢氧燃料电池的峰值功率密度高达1.43 W cm-2,CO燃料电池可以达到800 mA cm-2的最大电流密度,而相同CO条件下基于Pt/C催化剂的电池则无法工作。我们将这种特殊的催化能力归因于Ir和Ru单原子中心之间的相互作用,Ir和Ru单原之间协同作用有利于分解H2O分子并进一步促进CO的活化。这些发现为克服质子交换膜燃料电池（PEMFC）的严重毒化问题开辟了一条新途径。（3）目前普遍认为Pt基催化剂在酸性阳极电催体系中是最理想,有效且不可或缺,然而由于其易于被CO毒化,严重阻碍其在广泛、大规模商业化装备中应用。基于此,我们设计了一种IrRh@CZIF-8双金属质子交换膜燃料电池（PEMFC）阳极催化剂,既能高效氧化H2和CO,又能氧化上述两种气体的混合气。当在氢氧燃料电池中进行性能测试时,尽管阳极贵金属载量仅为24 ug cm-2,却能和0.1 mg cm-2 Pt/C催化剂展现出同样优越的峰值功率密度。当在纯CO条件下时,其电池电流密度可以在0.21 V时达到750 mA cm-2,而商业Pt/C催化剂完全不能工作。利用X射线吸收近边结构（XANES）、扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）、X射线光电子能谱（XPS）等光谱手段表征上述IrRh@CZIF-8双金属催化剂,发现了氮配位的Ir、Rh单原子结构。以上发现证实了我们成功制备了较商业Pt/C更耐毒化的阳极催化剂,实现了燃料电池在更具挑战性的含CO燃料条件下工作。