燃料电池具有效率高、零环境污染、快速启动、低噪音等优点,在交通运输、固定式和便携式发电设备等领域具有广泛的商业应用前景,并有助于缓解全球能源供应和清洁环境的问题,受到了学术界和工业界的广泛关注。在现有的燃料电池中,基于质子交换膜的燃料电池制备简单、工作温度低,且具有较高的功率密度,因此被广泛地用于于动力汽车、便携式电子设备和热电联供系统等领域。目前质子交换膜燃料电池的两大问题是成本高昂和中间产物毒化造成的寿命缩短。这些难题都与催化剂紧密相关,催化剂的高成本和稳定性严重制约了燃料电池的进一步商业应用。目前,在纳米/原子尺度上通过优化和调控催化剂的结构和组分,并构筑其与催化活性和稳定性之间的相互关系,已经成为催化领域研究的热点。本论文以超细超长碲纳米线为模板,合成制备得到了一类具有可控一维纳米结构的多元贵金属电催化剂,重点研究其组分、结构与催化性能之间的影响规律和构效关系。碲纳米线具有高反应活性、良好的分散性及可宏量制备等优点,是一类非常合适的模板候选材料。以碲纳米线为模板,通过简便的合成方法,可以高效地制备得到具有超长超细结构的一维纳米催化剂产物,从而有效提高催化剂的反应稳定性。此外,通过合理调控催化剂的组分,使不同组分间产生协同作用,可进一步提高催化剂的反应活性。基于对催化反应机理的理解,本论文重点研究了基于碲纳米线为模板的一维多元贵金属催化剂的制备,组分调控以及性能和机制研究,主要结果如下:1.展示出了一种宏量制备核壳结构超细纳米线的方法。通过溴离子诱导钯纳米线与铂前驱体之间的置换取代反应生成组分和壳层厚度可控的Pd@Pt纳米线。合成中溴离子在激发和促进反应中发挥了重要的作用,有助于产生具有较低氧化还原电势的PtBr62-。此外,通过对置换反应平衡的影响,溴离子可以有效降低置换反应速率,从而获得可控覆盖度的平滑铂壳层,并可以通过改变溴离子的的用量精确调控壳层厚度。研究表明,铂壳层的厚度与氧还原反应性能有着直接的关系,只有当铂壳层全覆盖同时壳层厚度约为三个原子层时,氧还原性能最出色。覆盖度不够或壳层太厚都不利于氧还原反应。以碲纳米线为模板制备一维Pd@Pt核壳纳米线,反应条件温和,方法简便,为宏量化制备提供了良好的研究基础。2.通过部分牺牲模板法制备一维三元贵金属纳米电催化剂PtNiTe。未被氧化刻蚀的碲原子作为目标催化剂的组成部分,有效减少贵金属组分的载量的同时构建与稳固一维结构骨架。虽然同时加入铂与镍前驱物,但由于不同金属的标准还原电势电位的差异,造成碲与不同金属置换取代的反应动力学的差异,从而影响最终产物的组成比例。基于此,调整前驱物的加入顺序与加入量,有效控制和利用不同前驱物加入的间隙时间,达到调控纳米线组分分布与结构的目的,诸如一维均匀结构、核壳结构和粗糙结构。该催化剂的表面组分和结构的差异与可控为催化剂性能优化和机理研究提供了平台。3.基于碲纳米线模板的高活性,我们利用简单的置换反应取代部分碲纳米线制备出组分和形貌可控的PtPdRuTe四元纳米管催化剂。纳米管的中空结构来自于还原过程中的柯肯达尔效应和铂钯前驱体价态与摩尔体积的差异。价态高摩尔体积小的铂原子诱导价态低摩尔体积大的钯原子向外扩散因此形成纳米管结构,因此钯的用量与管壁厚度有直接关系。还原电位较低的铂倾向于取代表面碲原子,与之相对应的是较高还原电位的钯有利于取代表层下碲原子,从而改善杂原子之间的相互作用。向三元PtRuTe纳米管引入钯原子,为催化剂表面带来了保护性的PtPd层,维持住了组分稳定性,同时修饰到表面铂电子结构,实现了催化剂性能的提升。