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贵金属纳米材料(如Au、Ag、Pt和Pd)是最重要的功能材料之一,在催化、传感、能源储存、生物医学诊断和治疗等领域均得到了广泛的应用,因而已赢得了越来越多的研究兴趣。贵金属纳米晶体的性质取决于其本身的许多物理参数(比如组成、尺寸、形状、表面形貌以及结构),通过调节这些参数,可以定向地调节并提高纳米晶体在特殊应用中的性能。近年来,各国科学家致力于研究贵金属纳米晶体的形貌调控及其性质,并已取得了一定的进展。本文采用简单快速的一锅湿化学法调控合成了四种二元金基纳米材料催化剂,并详细研究了它们的形貌、组成、结构特征,同时也深入探究了纳米材料的生长机理及其对电化学反应的催化活性和稳定性。具体研究内容包括以下几个部分:(1)核-壳状铂金合金纳米晶的合成及其对甲醇的电催化氧化性能研究通过一种简单的一锅连续共还原法,使用寡核苷酸辅助合成了轮廓分明的枝状Pt-Au核-壳合金纳米晶(Pt-Au CSANCs)。在Pt-Au CSANCs的核层和壳层中,Pt与Au的原子比分别为4:1和2:3。通过一系列对照实验证明,封端剂聚肌苷酸的用量和连续共还原的合成策略对于形成具有特殊结构的Pt-Au CSANCs十分重要。与普通结构的PtAu合金纳米晶与商业铂黑催化剂相比,所合成的核-壳纳米结构对碱性介质中甲醇氧化反应具有更强的电催化活性和稳定性。(2)枝状金钯合金纳米晶的合成及其对肼的电催化氧化性能研究通过一种简单的一锅连续共还原法合成了枝状金钯合金纳米晶(AuPd DANCs),在合成过程中使用3-氨基吡嗪-2-羧酸作为封端剂。采用循环伏安法和计时电流法测试AuPdDANCs对联氨氧化反应(HOR)的电催化活性以及稳定性,结果表明,AuPdDANCs相比于AuPd纳米晶、钯纳米晶以及商业钯黑催化剂具有更强的催化性能。采用线性扫描伏安法进一步研究了 HOR在AuPd DANCs修饰电极上的催化氧化机理和动力学。AuPd DANCs优异的催化性能使其在燃料电池方面表现出潜在的应用价值。(3)g-C3N4负载金钯纳米簇的合成及其电催化性能研究采用一种温和的一锅湿化学法合成了分散均匀的金钯纳米簇负载于类石墨烯氮化碳(AuPdNCs/g-C3N4)上,不使用任何特殊的添加剂。所得到的纳米复合材料具有较大的电化学活性面积且对氧还原反应表现出优良的催化性能,起始和半波电位分别为1.09和0.98 V(vs.NHE),且在半波电位下的动力学电流密度达到了 1.86 mAcm-2。此外,该纳米催化剂对电解析氢反应也表现出增强的催化性能,析氢反应的起峰电位为-29mV(vs.NHE),塔菲尔斜率为47mVdec-1。这些结果表明AuPdNCs/g-C3N4具有比商业Pt/C和Pd/C催化剂更优异的催化性能,也预示着该材料有着广阔的应用前景。(4)还原氧化石墨烯负载金铂纳米枝晶的合成及其电催化性能研究采用离子液体(1-氨丙基-3-甲基咪唑溴盐)作为稳定剂和封端剂,采用一锅共还原法合成还原氧化石墨烯支撑的具有良好分散性的双金属金铂合金纳米枝晶(AuPt ANDs/rGO),合成过程中不使用任何聚合物或种子。与还原氧化石墨烯支撑的单金属铂纳米晶体和商业Pt/C催化剂相比,AuPt ANDs/rGO对电解析氢反应以及甲醇氧化反应具有更高的电化学活性和长期稳定性,这些优异的性能使得该材料在能量转换与储存方面具有潜在的应用前景。