直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cells,简称DMFCs)自从上世纪问世以来,由于其能量转换效率高,燃料添加方便,电池设计简单等诸多优点,被各国学者广泛研究。然而DMFC 阳极催化层中甲醇氧化速率缓慢、催化剂中毒等问题是阻碍DMFC商业化的两大技术难题。因此,研究和发展新型催化层成为DMFC发展的关键技术。石墨烯作为一种新型的DMFC催化剂载体,由于它独特的结构,由单层碳原子通过sp2杂化方式形成二维蜂窝状结构,具有巨大的比表面积和优越的电导及热导等性能,在提高催化剂催化效率和催化剂抗毒性方面存在着巨大的潜力,受到了国内外科研工作者的广泛关注。石墨烯的制备通常有以下方式:微观机械剥离高有序热解石墨法、外延生长法、化学气象沉积法(CVD)、化学还原法以及水热法等。其中通过水热法制备的石墨烯气凝胶具有三维微观孔隙结构和一定的机械强度,是制造DMFC催化剂载体的优良材料。因此,本课题拟采用石墨烯作为DMFC 阳极催化剂载体,替代目前广泛使用的碳黑载体,探究其对甲醇催化氧化的性能。本文从四个层面入手,分别就催化剂载体制备,催化剂制备,催化层制备和单电池性能测试展开研究,推理出不同的制备参数对这四个层面产生的影响,进而得到最佳的DMFC膜电极制备参数。首先,使用复合引导水热法制备石墨烯基气凝胶,再将石墨烯基气凝胶研磨重新分散,喷涂到碳布上制备成石墨烯基催化层,最后通过热压制备成膜电极组件,装电池测试石墨烯基DMFC性能。本文通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、激光共聚焦显微拉曼光谱仪、热重分析(TGA)、角接触测量仪、四探针测试仪对所制备的催化剂及催化层的微观形貌、元素分布、热还原效果、贵金属质量分数,亲疏水性能,导电性能等进行详细的研究。最后,结合研究结果对上述工作进行总结,详细探讨制备参数对于上述四个层面产生的影响。