现代社会日益增长的能源需求和化石燃料燃烧导致的环境污染问题,迫使研究者们探索开发新型、清洁可再生的能源储存和转换系统。燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的电化学装置。这一转换过程与传统热机燃烧所涉及的多步过程相比,表现出几个独特的优势,例如能量转换不受“卡诺循环”限制、高效率和低排放等。这些特点使燃料电池成为一种在未来运输、便携式电源中极具吸引力的能量转换装置,并具有显著的长期经济和环境效益。乙醇是一种清洁的可再生能源,完全氧化产生的质量能量密度高,易于运输,可以作为燃料电池的理想燃料源。将乙醇催化氧化为二氧化碳的过程中,碳-碳键难以断裂的问题是直接乙醇燃料电池催化剂研究中的一个挑战。为了实现基于乙醇的燃料电池,关键之一是设计高效、低成本和抗中间体毒化的电催化剂。燃料电池催化剂的开发主要受到贵金属Pt高成本和低储量的阻碍,Pd在地球上的含量是Pt的50倍,因而可以在高效电催化剂的开发中替代Pt。为了进一步获得高效率的电催化剂,一方面采取合金策略来优化Pd基催化剂的组成、尺寸和结构,另一方面通过引入载体材料促进贵金属纳米颗粒的分散,从而产生更多的活性位点。本文选择二维半导体黑磷烯作为载体,利用其大的比表面积、带隙可调节性质,制备新型复合电催化材料。但黑磷烯的缺点在于环境稳定性较差,本研究创新性地添加有机大环分子六元瓜环（CB[6]）作为功能助剂,利用其有机基团修饰黑磷烯载体。本文主要研究内容和结论如下:（1）利用化学气相沉积法以分析纯红磷为原料制备了黑磷晶体,并通过液相剥离获得少层黑磷纳米片。引入大环主体化合物CB[6]作为助剂,并提出了一种将贵金属锚定到半导体上的新方法。采用简单的溶剂热法合成了CB[6]修饰的二维黑磷纳米片（BPNSs）,并通过化学还原方法将钯纳米粒子（Pd NPs）锚定在BP-CB[6]表面,得到复合材料Pd/BP-CB[6]。电化学测试结果显示,Pd/BP-CB[6]的电化学活性面积（ECSA）为60 m~2g-1,在1 M KOH+1 M C2H5OH溶液中催化乙醇氧化的质量活性为1420m A·mg Pd-1,是商业Pd/C(20 wt%,350 m A·mg Pd-1)的4.1倍。说明Pd/BP-CB[6]催化剂在碱性介质中具有良好的乙醇氧化（EOR）活性。（2）电催化和光催化的协同作用也有助于提高EOR的活性和稳定性。在可见光辅助电催化EOR中,Pd/BP-CB[6]电极在可见光照射下的峰值电流密度达1900 m A·mg Pd-1,相比暗环境下提升了1.34倍,并且优异的循环稳定性也得到了证明。CA、CP、EIS等结果进一步印证了可见光照射提高了Pd/BP-CB[6]电极表面电荷的分离效率,促进了电荷在电极表面的转移。（3）利用双金属间的协同作用将Ag引入Pd晶格中形成合金催化剂,采用一锅水热法制备黑磷纳米片作为载体的Pd-Ag/BP合金催化剂。双金属间的协同作用有利于促进乙醇氧化过程中-OH基团的形成,并有助于将中间体COads进一步氧化。在1M Na OH中测试Pd-Ag/BP的ECSA,结果为56.9 m~2g-1。在1M KOH+1 M C2H5OH溶液中催化乙醇氧化的质量活性为1280m A·mg Pd-1,是商业Pd/C(20wt%,350 m A·mg Pd-1)的3.7倍。（4）将合金/半导体复合催化剂应用于可见光辅助下催化乙醇氧化反应,Pd-Ag/BP表现出的质量活性为1670 m A·mg Pd-1,相比暗环境下提升1.3倍。CA、CP等光电测试结果表明可见光辅助下电极界面上电荷转移速率更快,可见光照射下该Pd-Ag/BP电极的扩散系数得到改善,有利于EOR催化性能的提高。实验结果表明,本研究制备的Pd/BP-CB[6]催化剂材料,通过引入有机大环化合物CB[6]对BP进行了表面功能化,并且有助于贵金属的分散。复合材料提供了大的电化学活性面积,在乙醇氧化反应中表现出较高的质量活性。合金/半导体复合催化剂Pd-Ag/BP可以显著调节Pd的电子结构,对催化活性和稳定性应有积极影响。通过引入可见光照射,光催化和电催化的协同作用改善了两种复合催化剂在EOR过程中的电子传输动力学。