直接甲醇燃料电池(DMFC)作为一种高效、清洁、经济和安全的新型能源,具有广阔的应用前景。但是,目前直接甲醇燃料电池阳极催化剂的性能不够理想和成本过高限制了其商业化应用,因此寻找高活性、低成本的阳极催化剂是广大研究者们不断追求的目标。目前,催化甲醇氧化所使用的阳极催化剂绝大多数是以碳为载体的Pt基催化剂。碳材料在燃料电池长期运行过程中常会发生化学腐蚀、热腐蚀,导致催化剂性能降低,活性组分损失、团聚或CO中毒。纳米TiO2具有高的化学稳定性,良好的光电特性,并且在电化学反应过程中锐钛矿二氧化钛表面吸附的OHads还有助于去除吸附在Pt表面上的CO等中间产物,减少对Pt催化剂的毒化。使用二氧化钛纳米管、纳米球、纳米薄膜作为载体的研究已经有很多,但是直接使用纳米TiO2颗粒作为载体有着一定困难,因此,本文选用氮掺杂的纳米二氧化钛(N-TiO2)作为催化剂载体,通过超声波辅助乙二醇还原法制备不同Pt含量的阳极催化剂。对合成的催化剂进行了 XRD、SEM、CV、LSV、EIS等测试,主要研究了纳米TiO2负载Pt催化剂的粒径、形貌、催化甲醇氧化性能以及稳定性。具体的工作内容以及所取得研究结果概括为以下几个部分:(1)以钛酸四丁酯为前躯体,尿素用作氮源,通过水热法制备了氮掺杂的纳米二氧化钛。对合成氮掺杂量为1wt%的纳米N-TiO2进行了 XRD、TEM、SEM等测试,考察样品的组成、结构、形貌以及颗粒尺寸等。测试结果表明水热法合成的N-TiO2为锐钛型结构,氮元素已成功掺杂到TiO2的晶格中,粒径约为12.4nm,粒径分布均匀,其比表面积为124.6m2/g远大于纯的二氧化钛的比表面积。红外测试和X-射线光电子能谱的表征都表明了氮元素已经掺杂到TiO2晶格中,可能是以Ti-N-O的形式存在。(2)采用水热法合成的N-TiO2为载体,通过超声波辅助乙二醇还原法制备了不同Pt 负载量的 Pt/N-TiO2(5%,10%,15%,20%)和 Pt(10%)/TiO2 催化剂。使用 XRD、SEM 等技术进行了催化剂的组成、结构、表面形貌表征分析,并在1MH2SO4+1MCH3OH溶液中进行了循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)、交流阻抗(EIS)等电化学测试,考察了所合成的催化剂对甲醇电催化氧化性能。结果表明:所还原出来的Pt为面心立方结构,催化剂Pt/N-TiO2粒径约为14nm。其中Pt(10%)/N-TiO2对甲醇的催化性能和稳定性最好。(3)对合成的Pt(10%)/N-TiO2催化剂在酸性和碱性电解液中进行催化活性探究,并考察了不同甲醇浓度和不同扫速下酸、碱电解液中的催化甲醇性能。结果发现在H2SO4电解液中,高浓度的甲醇没有促进甲醇的氧化,酸性条件下的甲醇氧化反应是扩散控制的不可逆反应。在KOH的碱性溶液中的测试结果表明,甲醇在碱性条件下更容易被氧化,催化剂具有良好的催化活性和稳定性。