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直接甲醇燃料电池(DMFC)具有易运输和储存、体积小、能量效率高和低污染等优点,在手提电源、电动汽车等领域具有广阔的应用前景。然而阳极中甲醇氧化速率缓慢及甲醇渗透导致阴极中毒等问题是阻碍DMFC商业化的两大技术难题。因此,研究和发展对甲醇氧化活性高的新型阳极催化剂成为DMFC发展的关键技术。最近,石墨烯(graphene)以其良好的物理、化学和机械性能使其在催化载体等方面有着潜在的应用前景。本论文主要研究graphene负载的Pt基催化剂的制备与表征,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)表征和循环伏安测试,考察了各种不同制备条件对催化剂金属粒子的平均粒径、相对结晶度、分散度和阳极催化剂的电化学催化活性及稳定性的影响。主要研究结果如下:1.以NaBH4为还原剂,制备了Pt/graphene催化剂。XRD及TEM技术表征结果表明所制备Pt/graphene催化剂中Pt纳米粒子分散在graphene的表面,平均粒径约为5.6 nm。电化学测试结果表明其对甲醇的电催化氧化能力(20.7 mA·cm-2)要明显优于利用商业碳(Vulcan XC-72)制备的催化剂(10 mA·cm-2)。2.微波法制备了以功能化石墨烯薄片(functionalized graphene sheets,简称FGS)为载体的高分散性的Pt/FGS催化剂。研究了前驱体溶液的pH值及Pt的负载量对甲醇氧化电催化活性的影响。研究发现pH值为8.0制备的催化剂与Pt的负载量为30%的催化剂对甲醇氧化都具有良好的电催化活性。3.在乙二醇体系中,制备了具有不同PtRu比例的PtRu/FGS催化剂。并对其结构进行分析,结果表明PtRu/FGS催化剂(Pt:Ru=1:1)的PtRu合金粒子较小,而且粒径分布均匀。不同PtRu比例制备的三种PtRu/FGS催化剂对甲醇氧化都具有较好的电催化性能和抗CO中毒的能力。其中PtRu比例为1:1制备的PtRu/FGS催化剂具有最好的电催化氧化甲醇的能力。4.以甲醛等为还原剂,采用液相还原法制备了Pt/FGS催化剂。XRD和TEM结果表明Pt/FGS催化剂中Pt粒子的平均粒径为3.2 nm,小于E-TEK公司的商品化产品Pt/XC-72催化剂和以甲醇为还原剂制备的Pt/FGS-M催化剂的Pt粒子的尺寸。电化学测试显示Pt/FGS催化剂对甲醇氧化的电催化活性明显优于另外两种催化剂。可见,还原速率对制备催化剂的电催化活性也具有重要的影响。