近年来,燃料电池及其涉及的核心电化学反应逐渐成为人们的研究热点。以直接乙醇燃料电池（Direct ethanol fuel cell,简称DEFC）为代表的燃料电池,及其涉及的核心电化学反应如氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction,简称ORR）,氧析出反应（Oxygen Evolution Reaction,简称OER）和乙醇氧化反应（Ethanol Oxidation Reaction,简称EOR）在长期的研究发展中逐渐取得突破,但电催化剂的活性和成本仍然是制约其未来发展的一个重要因素。本文旨在寻找高效的电催化剂,结合贵金属高催化活性的优势,利用过渡金属与贵金属间电子效应和几何效应等协同作用的影响,制备合成具有典型核壳结构的纳米电催化剂,探究其元素组成和形貌表征,并应用于ORR、OER、EOR和DEFC的阳极催化中,为寻找加速清洁能源发展的高活性低成本电催化剂提供新思路。本文选择以还原氧化石墨烯（Reduction Graphene Oxide,简称rGO）作为载体,运用原位还原置换法,制备出以Ni为核,Au为中间层,Pd为壳的新型核壳结构电催化剂Ni@Au@Pd-rGO,并用相似方法,选择与Pd协同效果更为显著的过渡金属Co,制备以Co为核,Pd为壳的Co@Pd-rGO核壳结构催化剂。将它们应用于ORR、OER和EOR的电催化反应中,并组装DEFC探究其作为阳极催化剂的性能。Ni@Au@Pd-rGO中的元素大部分以金属单质形式存在,也存在少量Au Pd合金和Ni-Au固溶体。Ni@Au@Pd-rGO是性能优异的ORR、OER电催化剂。Ni@Au@Pd-rGO的ORR起始电位和最大电流密度分别为0.961 V vs.RHE和5.6 m A/cm²,其催化的ORR过程为4 e^-反应过程。在OER测试中,其起始电位最负为1.5663 V vs.RHE,过电位和塔菲尔斜率均最低,分别为0.52 V和0.180 V/decade。在EOR测试中,Ni@Au@Pd-rGO的起始电位负移,为-0.5 V vs.MMO,乙醇氧化峰值电流高达11.85m A/cm²,且有良好的恒压稳定性。Ni@Au@Pd-rGO作为DEFC阳极催化剂时,在80℃下,具有最高的开路电压和功率密度,分别为0.62 V和126 m W/cm²,证明其优良的EOR催化性能和在DEFC阳极催化方面的发展潜力。Co@Pd-rGO在ORR和OER双功能催化过程中同样有良好表现。其ORR起始电位和半波电位均较正,电流密度较高为5.22 m A/cm²,且反应过程符合一级动力学方程,为彻底还原O₂的4 e^-过程。在OER测试中,其过电位和塔菲尔斜率最低,分别为0.236 V和0.138 V/decade。故而,Co@Pd-rGO是性能优异的ORR、OER双功能催化剂。其EOR性能比Ni@Au@Pd-rGO更为优异,起始电位位于-0.6 V vs.MMO,乙醇氧化峰值电流高达18.99 m A/cm²,I_F/I_B比值最大为1.055,有良好的抗毒化能力和恒压稳定性。Co@Pd-rGO作为DEFC阳极催化剂时,在80℃下,有最高的开路电压和功率密度,分别为0.71 V和231.9 m W/cm²。Ni@Au@Pd-rGO和Co@Pd-rGO在ORR、OER、EOR和DEFC阳极催化中有如此优异的表现主要是由于各金属间的产生电子效应,几何效应对提高电催化活性有积极作用,且载体rGO具有高比表面积、高导电性等诸多优势,同时典型的核壳结构也在电催化性能上起到了至关重要的作用。