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本文中,我们以纳米多孔金(NPG)为基底以Cu为中间取代物,采用欠电位沉积(UPD)法结合原位氧化还原置换反应制备原子层级NPG基Pd薄膜(NPG-Pd)。实验发现Cu在NPG上的欠电位沉积对沉积电位和沉积时间两个参数很敏感,电位过正只能生成亚单原子层,过负则到导致块体沉积。通过反复试验最终确定最佳单原子层沉积参数：沉积电位为-0.009 V vsAg/AgC1、沉积时间为240 s。在进行Cu的扫除时,NPG-Pd电极表现出与NPG电极不同的电化学行为。通过比较Cu在NPG-Pd上的扫除电量和在NPG上单元层扫除电量来确定Cu在NPG-Pd上的单原子层沉积电位。经过反复的沉积置换控制了Pd在NPG表面上一层一层的生长,最终制备出一到五层不等的NPG-Pdx(x=1,2,3,4,5)。通过扫描／透射电镜、高分辨电镜、纳米束能谱等分析发现,原子层级厚度的Pd均匀地覆盖在NPG韧带中心和韧带边缘,Pd以外延生长的方式沿着Au表面进行生长。NPG保持原有的双连续通道结构不变,韧带表面光滑无明显的颗粒和凸起。循环伏安测试表明NPG-Pdx随着沉积次数的增加,Pd的还原峰信号逐渐增强。电催化测试表明NPG-Pdx催化剂在碱性环境下对氧还原催化性能优于商用PtC和NPG催化剂,不同层数Pd的氧还原性能也有区别,从半波电位及面积活性来看NPG-Pd1的催化活性最佳。原子层级的覆盖,使Pd原子更充分的暴露在电解质溶液中,极大地提高了Pd的利用率。DFT计算NPG-Pd1的d带中心、O2吸附能和键长的结果表明,Au与Pd的协同作用使02更容易吸附在Pd的表面。初步探索实验还发现NPG-Pd1催化剂具有比商用PtC和NPG催化剂优异的析氧性能。实验结果表明,通过UPD结合原位氧化还原置换反应制备超薄NPG-Pdx薄膜催化剂的工艺可行性,制备出的NPG-Pdx薄膜可以作为燃料电池阴极氧还原催化剂,并且在工业制氢的阳极析氧方面有望成为潜在的催化剂。同时,我们还用同样的方法制备了NPG-Ptx(x=1,2,3,4)。通过扫描／透射电镜、高分辨电镜等分析发现,NPG韧带表面变得粗糙,Pt并没有均匀的覆盖在NPG表面,而是局部区域出现纳米颗粒,且随着沉积次数的增加,颗粒粒径变大,有的变成纳米枝晶,部分NPG的空隙甚至出现阻塞现象。电化学分析表明,NPG-Ptx随着沉积次数的增加,Pt的还原峰电流逐渐增强,氢区面积变大。尽管部分Pt出现团簇现象,但NPG-Ptx催化剂在酸性条件下仍表现出比商用PtC和NPG更优异的氧还原性能,其中NPG-Pt3在半波电位和面积活性方面均表现最佳。析氧性能测试发现NPG-Pt1表现出比NPG更优异的催化性能。