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直接甲醇燃料电池(DMFC)由于具有高的能量密度和高的能量转换效率、环境友好等特点而受到了广泛关注。然而,就目前研究的现状,DMFC的性能和长程稳定性限制了其商业化开发。影响DMFC寿命的因素很多,催化剂的稳定性是一个重要的影响因素。因此,研制兼顾高活性和好的稳定性的电催化剂是DMFC研发中的一个重要课题。本论文通过两种途径制备了金团簇修饰的碳载Pt纳米粒子电催化剂,研究了Pt-Au/C双金属催化剂的组成、结构和粒子大小等对氧气还原反应电催化活性和稳定性的影响,并与美国E-TEK及英国J-M公司的商业化催化剂进行了比较,获得的主要结果如下:首先,以金属簇合物途径制备了碳载铂金双金属纳米催化剂,透射电镜测试表明金团簇修饰在碳载铂催化剂的铂纳米粒子表面,而不是直接附着在载体碳上。制备的Pt-Au/C催化剂均呈现面心立方结构,随热处理温度的升高,催化剂的粒径变化不大。催化剂即使经600℃热处理后粒径也仅由初始的2.1nm生长到2.7nm,证明了双金属催化剂具有非常好的热稳定性。电化学和电催化研究表明氧气在自制Pt-Au/C催化剂还原的活性略好于商业化的Pt/C催化剂,其原因可能是由于自制的催化剂粒径小且Au的添加修饰了铂表面的电子性质,更有利于氧气分子在催化剂表面的吸附和还原。更主要的,碳载Pt-Au双金属纳米催化剂对氧气还原反应还呈现了较好的电化学稳定性。为了有效地降低DMFC催化层的电阻,DMFC膜电极集合体制备工艺中通常都使用高载量的催化剂。为此,我们又通过甲醇等还原在商业化60%Pt/C催化剂上修饰金获得了高载量Pt-Au/C双金属纳米催化剂。X-射线衍射结果表明双金属催化剂经热处理后催化剂的粒径变化很小,而且电化学实验结果也显示其比商业化Pt/C催化剂有更好的稳定性。明显地,金团簇修饰的铂催化剂具有好的热稳定性和电化学稳定性,有望在直接甲醇燃料电池中获得实际应用。