Pd基催化剂催化H₂和O₂直接合成H₂O₂反应是很有前景的H₂O₂制备新工艺,具有绿色、环保、高效和原子经济性等优点,成为国内外学者的研究热点。然而,由于Pd基催化剂同样会催化H₂和O₂生成H₂O,所以在反应中存在选择性较低的问题,这严重制约了直接合成H₂O₂的工业化发展;而从理论层面理解反应机理,分析选择性限制因素,为合理改性Pd基催化剂提供可行性建议,对实现直接合成H₂O₂的工业化推广具有重要意义。本文结合密度泛函理论（DFT）和微观动力学方法（MKM）首先研究了纯Pd催化剂上直接合成H₂O₂反应机理。DFT研究结果表明,在干净的Pd（111）和Pd（100）表面上含O物质的吸附很强,尤其是O和O₂;而MKM计算出干净Pd表面上O的覆盖度接近100%,过高的O覆盖度使Pd表面被O所毒化,所以纯Pd催化剂表现出较低的选择性。而存在共吸附O的Pd-O表面不仅反应活性大幅提升,而且选择性也显著增高,共吸附的O弱化了含O物质的吸附。在共吸附O的Pd（111）-O表面上H₂O₂选择性在99%以上;而在Pd（100）-O上却有更多的H₂O生成,选择性超过了99%。这表明共吸附了O的Pd（111）是直接合成H₂O₂反应的主要活性表面。在Pd-O表面结论的基础上,以能够弱化含O物质吸附的Au为添加剂,建立Pd-Au双金属催化剂研究模型。结果表明在纯Au催化剂上H₂很难被活化解离生成H原子,所以其生成H₂O₂的活性和选择性都很低。而Pd-Au双金属催化剂可以利用Pd原子活化H₂产生H原子,同时合金表面的Au原子具有与共吸附O类似的效用,能够大大弱化含O物质的吸附,从而解决了纯Pd表面的O中毒问题,因此对直接合成H₂O₂表现出卓越的催化性能。