工业上氮固定的主要方式是Haber-Bosch工艺，但是该过程反应条件要求苛刻、成本较高，而且会对环境造成污染。电化学合成氨的方法因其具有工作条件温和、环保无污染以及流程简单等优点而备受科研工作者的关注。目前常温常压电化学合成氨的最大问题是缺少高性能的催化剂。在本论文中,对Pd-Mn复合型催化剂以及PdxAuy/C合金催化剂进行了常温常压下电催化合成氨的性能研究。
　　通过多元醇还原法将Pd金属颗粒成功分散至MnO2载体上，制成Pd-Mn复合型催化剂。实验结果表明Pd-Mn具有协同催化合成氨作用，其电催化合成氨的表现要优于单金属组分催化剂Pd/C以及MnO2。其可能的机理是首先利用Mn对氮分子较强的吸附能力吸附了大量N2，然后通过Pd特有的加氢能力实现了对N2的加氢反应，有效地结合了两种金属催化剂在反应过程中不同的优势。其中γ型MnO2为Pd的最佳载体，在pH=7的还原环境下，Pd可以在其表面实现纳米级均匀分散，颗粒尺寸在4nm左右。Pd/γ-MnO2催化剂在阴极电压为-0.05Vvs.RHE时可以达到19.72μg·mg-1Pdh-1产氨率以及8.4%的法拉第效率，高于相同条件下的其它Pd-Mn系列催化剂。
　　通过共还原的方式制备出一系列具有不同原子比PdxAuy/C合金催化剂，研究表明PdxAuy/C合金催化剂具有电化学合成氨的催化性能。Au所占的原子比例越大，催化剂达到最高合成氨速率时所需的过电位就越大。实验结果还表明，Au的引入可以提高Pd基催化剂的合成氨的法拉第效率，并且当Pd与Au的原子比为5∶1与3∶1的时候，催化剂的产氨速率要高于Pd/C。在阴极电压为-0.10Vvs.RHE处Pd5Au/C产氨率为系列催化剂中最高，为12.22μg·mg-1pdh-1，同时法拉第效率可以达到3.7%。Pd基催化剂可以通过引入Au来增加其稳定性，其中Pd1Au1/C催化剂的稳定性最高，在12h的持续电解时间内，Pd1Au1/C催化剂的电化学合成氨速率以及法拉第效率仅有15%的衰减，优于其他原子比例的PdxAuy/C合金催化剂以及Pd/C催化剂。