日益严峻的能源需求和环境污染问题对于催化剂的设计和研究提出了更高的要求。异相催化过程主要发生在催化剂的表面,其催化活性依赖于催化剂表面结构与底物分子的相互作用,因此催化剂的结构与性能直接相关。在众多催化反应中,催化剂的表面结构对于催化反应的活性和选择性都有重要的影响,而催化剂的尺寸和形貌影响了催化剂比表面积和表面结构。此外,催化剂表面的电子态是催化剂表面结构的重要物理参数,通过一定的方式,我们可以来调控催化剂表面的电子态进而影响催化反应的进行。在本论文中,我们设计并合成了具有简单结构的钯基复合纳米催化剂,结合实验结果和相关表征,系统地研究了其催化甲酸分解反应活性的不同,并探究了其结构影响催化剂活性的机制。本论文主要包含以下四部分内容:1.纳米晶体的可控合成为研究催化反应的位点和活性提供了简单的模型。我们设计了一种通过动力学调控合成具有相同{111}晶面而不同几何结构的钯四面体和八面体纳米晶的方法。由于两种纳米晶体具有相同的晶面,对于同一反应的催化位点位置应该相同,因此其不同的几何结构带来的比表面积差异成为了决定两种纳米晶体催化活性的因素。我们进而对比了两种{111}面纳米晶体与{100}面纳米立方体在催化苯乙烯加氢反应中的活性,探究了催化反应的晶面选择性。2.基于以上的合成结果,我们将具有不同结构但相同晶面的钯四面体与八面体纳米晶负载在二氧化钛表面,探究了复合结构界面处电子效应与空间位阻效应对于甲酸分解反应活性的影响。研究表明,四面体与二氧化钛衬底的夹角较大,因而在反应中具有更小的空间位阻,有利于提高甲酸分解反应活性。3.表面修饰是一种有效调节催化剂表面电子态的方式。我们选用了负载钯四面体纳米晶的二氧化钛复合催化剂作为模型催化剂,利用控制外来金属离子还原速率的方式对钯纳米晶进行表面修饰,探究了不同杂原子修饰的复合催化剂对于甲酸分解反应活性的影响。研究表明不同金属功函数带来的表面极化效应和金属氧化钛界面处形成的肖特基结,共同影响了作为活性位点的钯表面的电子态,从而影响了反应的催化活性。4.由于钯纳米晶体对于甲酸脱氢和有机物加氢反应都具有良好的催化活性,可以作为以甲酸为氢源的氢转移反应的催化剂。我们利用形貌尺寸可控的六种钯纳米晶体作为模型催化剂,确定了甲酸分解和有机物加氢反应的催化活性位点位置,并根据实验结果提出了一种可能的反应机理。我们根据实验结果所提供的反应决速步信息,对催化剂进行优化,进一步提升了整个反应的催化性能。