原位制氢对质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的应用具有重要意义。由碳氢化合物(如甲醇、甲烷等)制氢的方法有一定的局限性,因为其副产物COx(x=1,2)即使浓度很低也会严重影响电池的性能。而由氨分解制取的氢,不含COx物种。另外,由于氨易于液化而便于储存和运输,氨分解制氢被认为是一种更为经济的制取纯氢的途径。纳米材料因其独特的“表面效应”而在多相催化领域中受到青睐。但是纳米粒子与生俱来的一个缺陷就是高温条件下不稳定,易发生聚集。核壳结构材料因其本身特殊的结构和物理化学性能而受到广泛关注,其中二氧化硅包裹的纳米复合材料更是引人注目。在纳米粒子的外面包裹一层多孔而且稳定的SiO2,既可以改变纳米材料的表面电荷密度、反应性和功能性,又可以提高它的热稳定性。本论文立足于开发微囊结构纳米催化剂,并用于催化氨分解制氢的研究。通过调变制备条件,进一步提高了它们的催化性能；通过对核壳结构催化剂结构和物性的表征,结合它们在催化反应中的行为,我们对该类新型氨分解催化剂的特点和反应机理,获得如下认识：1.以沉淀法或还原法可以制备出核壳结构复合材料的内核,以溶胶-凝胶法在核的外面沉积一层微孔／介孔的SiO2,再通过原位氢气还原的途径得到核壳结构的铁、钴和钌基纳米催化剂。2.核壳结构催化剂的性能与核活性组分本身的化学本性有关,研究发现,在氨分解反应当中,钌基催化剂的活性最高,铁基和钴基催化剂活性相当。3.在氨分解反应中,核壳结构催化剂具有高活性,且在同种活性组分元素的催化剂中活性最高。通过对该类催化剂物理化学性质的表征,我们认为其高活性是核壳材料独特的结构造成的,提出了核壳结构材料可构成微囊反应器的模型。通过调变钌基催化剂中核与壳层内壁之间空腔的大小,我们发现它们的催化性能差异很大：有空腔的催化剂性能远远高于没有空腔的催化剂。由此,我们认为在核与壳层内壁之间产生的空腔,使得这类材料具有微囊反应器的功能,反应分子在这个有限空间里富集,增强了它与活性表面的吸附与反应,进而提高了催化剂的活性。4.通过引入扩孔剂C18TMS,我们可以调变Si02壳层的孔结构。研究发现,在同种内核元素的催化剂当中,介孔Si02包裹的催化剂性能要高于微孔Si02包裹的催化剂。这表明壳层的孔结构会影响分子的扩散,进而影响催化剂的性能。5.添加碱金属、碱土金属和部分稀土元素可以提高催化剂的性能。研究表明,助剂元素的引入方式对核壳结构催化剂的性能影响显著。以Cs改性的铁基催化剂为例,对具微孔壳层的催化剂,通过“预先引入”的方式引进Cs,催化剂的活性有明显提高；通过“后引入”的方式引进Cs,催化剂的活性则明显降低。而对具介孔壳层的催化剂,通过“后引入”的方式引进Cs,催化剂的活性也得到提高。结合对催化剂的物性表征,我们认为“后引入”助剂元素,会堵塞壳层的孔道。这进一步说明壳层的孔结构会影响催化剂的性能。