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直接甲醇燃料电池(DMFC)具有燃料来源丰富、能量密度高及绿色环保等优点,在便携式移动电源方面具有广阔的应用前景。催化剂是影响DMFC性能的关键因素,当催化剂的活性成分一定时,碳载体的性质和形貌将直接影响催化剂的活性和稳定性。目前常用的碳载体是Vulcan XC-72炭黑(XC-72),其负载的催化剂在热压过程中易造成纳米粒子紧密堆积,使反应物难以接近内部催化剂活性位,从而降低催化剂的利用率。本论文选用XC-72、碳纳米管(CNTs)和实验室合成的螺旋状碳纳米管(CCNTs)组合作为催化剂载体,以期在电极反应过程中能充分发挥各碳载体的优势,克服XC-72在物料传输、质子转移和电子传导等方面的不足。首先采用改进的乙二醇还原法分别制备了三种碳材料负载的阴极和阳极催化剂,考察了两种和三种催化剂按不同比例混合后各自的电催化活性,然后将三种碳材料按一定比例混合作为载体制备了一系列阴极Pt催化剂和阳极PtRu催化剂。通过比表面积和孔径分布测试仪(BET&BJH)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、循环伏安(CV)等手段,分别对碳材料和催化剂的物理性能、形貌、组成以及电化学性质进行了详细的研究。实验结果表明,制得的CCNTs具有较高的石墨化程度和丰富的中孔结构,是一种比较理想的电催化剂载体。对于两种不同催化剂构成的混合型阴极催化剂,Pt/XC-72(Pt/C)与Pt/CCNTs比例为95：5时最优,电化学活性比表面积ECSA为106m2/gpt。在相同测试条件下,以XC-72为载体的商品Pt/C催化剂(JM)的电化学活性比表面积仅为69m2/gpt。Pt/C, Pt/CNTs和Pt/CCNTs三种催化剂的最佳比例为80：10：10,其ECSA为111m2/gpt,优于所有双组分的混合催化剂；线性伏安扫描曲线显示,在0.5V的电位下,该催化剂的电流密度最大,为4.7mA/cm2,具有较高的氧还原反应(ORR)活性。对于阳极催化剂,当PtRu/XC和PtRu/CNTs两种催化剂进行混合时,质量比为80：20为最优比例,该催化剂的峰电流为5.3mA,高于任意一种单一载体负载的阳极催化剂。PtRu/CNTs和PtRu/CCNTs两种催化剂混合的最优比例为80：20,此时峰电流3.5mA相比PtRu/CNTs有所提高。而PtRu/XC和PtRu/CCNTs两种催化剂混合后,催化剂最优比例95：5对应的峰电流为5.2mA。三种催化剂PtRu/XC, PtRu/CNTs和PtRu/CCNTs按比例80：10：10混合时活性最优,对应的峰电流为5.6mA。同时该催化剂循环伏安曲线中的If/Ib值(6.3)是最高的,这表明这种催化剂不但具有很高的催化甲醇氧化反应的活性,抗CO中毒能力也大于其余几种混合型阳极催化剂。对于按不同比例直接混合三种碳材料作为载体制备的阴极催化剂,当三种碳材料比例为8：1：1时,具有与商品催化剂相当的ECSA；而同样比例对应的阳极催化剂氧化甲醇的峰电流可达到4.8mA,相比单一载体负载的PtRu催化剂亦表现出较好的催化甲醇氧化活性。组合多维纳米碳材料XC-72, CNTs和CCNTs制得的催化剂有利于氧还原和甲醇氧化反应,能显著提高电催化活性,进一步运用于构建电极催化层可显著提高DMFC性能。