研究活性高、性能稳定且价格低廉催化剂应用于直接燃料电池,一直以来都是一项重要的研究课题。Pt因其优越的催化性能而被广泛应用,但是,单金属Pt在催化过程中却极易失活。当Pt与另一种或几种廉价的过渡金属形成合金时,不仅可以很大程度的提高催化剂的性能,而且还可以有效地降低催化剂的成本。近年来,Pt-Cu合金纳米材料被广泛关注。研究表明,当Pt与Cu形成合金时,Pt与Cu之间的协同作用能大大提高其催化性能。此外合金纳米线因其具有较高的比表面积,一维连续线状结构有利于催化过程中的传质与电子传递,从而在催化材料领域成为研究的热点。目前,在众多合成纳米线的方法中,化学还原法合成条件简单、易操作、产物均一、重新性好,使其颇具优势且前景很好。然而,之前的工作主要集中在纳米线的合成表征与催化应用,而缺乏对合金纳米线成分与其性能之间的关系进行系统研究。本文采用化学共还原法在室温条件下成功制备出了 Pt-Cu合金纳米线。通过SEM、TEM、EDS及XRD等一系列表征手段,研究了 Pt-Cu纳米线形貌的影响因素、形成机理、成分以及晶相结构。同时,通过电化学测试方法对Pt-Cu合金纳米线的电催化性能进行了研究,得出了如下的结论:(1)前驱体中的Pt/Cu离子比对纳米线的形貌和尺寸等具有明显影响:在本文中的硼氢化钠化学还原体系中,单金属Pt难以形成纳米线结构;而当反应体系中Pt与Cu共存时,则能够形成网状纳米线结构的Pt-Cu产物,并且纳米线的直径随着Pt/Cu离子比的减小而逐渐减小。当还原剂与金属离子的摩尔比为5、葡萄糖的浓度为15 mmol·dm-3时,能够形成形貌较好且均一的网状纳米线。Pt-Cu纳米线的形成遵循晶格匹配取向生长机理,葡萄糖在其中具有稳定剂和结构导向剂的关键作用。(2)通过调节初始反应液中PtCl62-与Cu2+的比值可以实现对Pt-Cu纳米线成分的调控,并且反应液中金属离子配比与纳米线的成分之间成线性关系。Pt-Cu纳米线为典型的面心立方(fcc)合金相结构,生长方向主要以(111)晶面为主,并且Pt与Cu元素均匀地分布在整个纳米线网中。(3)Pt-Cu合金纳米线的催化性能与其成分有很大关系,其中Pt31Cu69纳米线具有最优的催化性能,其质量催化活性是商业Pt/C催化剂的1.8倍。并且Pt31Cu69纳米线能够明显地改善乙二醇电催化氧化反应动力学过程。在碱性介质中,乙二醇的电催化氧化过程遵循双途径机理。Pt-Cu纳米线具有较高的催化性能可以归因于Pt与Cu之间的双功能协同作用,Cu原子能有效地将吸附在Pt原子活性位点上的CO转移到相邻的Cu原子活性表面,从而部分Pt原子催化活化位点能够被重新释放。