电催化反应是一类具有广泛用途的电化学反应,是通过电极材料来改变电极界面上的电荷转移速度的一种化学反应。电催化剂种类多样,其中贵金属材料如铂、钯等得到了广泛应用。传统的Pt,Pd基材料虽有很好的催化作用,但是成本高,储量少,需要合适的方法来提升电催化性能并降低成本。本文从三方面探索了提升活性和降低成本的方法:（1）用C₃N₄-C复合载体提升钯的电催化活性,并用于葡萄糖传感;（2）基于Ti-O-N-C非贵金属复合物的氧还原催化反应,在不降低活性的前提下降低成本;（3）利用半导体载体和光照促进甲酸在钯电极上的氧化。1. 通过简单的一锅化学还原法制备了多孔珊瑚状Pd/C₃N₄-C纳米复合材料。在碱性介质中,其电催化性能比Pd/C高约50%。这证实了尽管半导体氮化碳（C₃N₄）的导电性不佳,但可以通过石墨（C）-氮化碳的协同作用来改善碳负载的钯电催化剂（Pd/C）的葡萄糖电催化氧化/传感性能。与Pd/C相比,Pd/C₃N₄-C中Pd纳米粒子的尺寸减小。由于较高的分散性和协同作用,提高了Pd/C₃N₄-C在碱性介质中对葡萄糖电催化氧化的活性。Pd/C₃N₄-C对葡萄糖具有快速响应和高灵敏度。在0.001-10 mmol/L范围内Pd/C₃N₄-C电极上葡萄糖的检测灵敏度是Pd/C电极的3.3倍。在0.001-1 mmol/L的低浓度范围内,Pd/C₃N₄-C的灵敏度约为Pd/C的10倍。2. 通过简单的水热法和高温煅烧合成了由非贵金属元素（Ti,O,N,C）组成的催化剂（nano-TCN）并将其应用于碱性条件下的氧还原。通过SEM,TEM,XRD,XPS和CV,LSV等手段对nano-TCN进行了表征和电化学测试。我们发现nano-TCN经过1173 K的高温处理后得到的样品（命名为TCN3）具有优良的ORR活性和稳定性。TCN3的还原起始电位（onset potential）相对于Pd/C的起始电位正移了约12 m V。TCN3催化剂不仅成本低廉,而且具有能与贵金属催化剂媲美的活性,有希望作为燃料电池阴极材料。3. 不同加热条件下得到一系列C₃N₄,负载Pd纳米颗粒后用于甲酸的电催化氧化。通过条件优化筛选出一种甲酸氧化电催化性能优良的催化剂（命名为Pd/CN4）。在此基础上,探索光照条件对电催化反应的影响。线性扫描伏安（LSV）实验表明,在氙灯光照条件下,Pd/CN4对甲酸氧化的电催化性能提升50%。将Pd/CN4用作氧气的还原（ORR）测试,ORR活性明显降低（起始电位负向移动约70 m V）,说明光照促进了甲酸在Pd/CN4上的电催化氧化,抑制了氧气在Pd/CN4上的电催化还原。这可能是因为Pd和C₃N₄之间的肖特基势垒促进了电子从Pd转移到C₃N₄上。在未来的燃料电池开发中,可以考虑用光照射电极来提高阳极的活性。