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开发清洁、高效、低污染的新能源是解决能源短缺与缓解环境压力的重要途径。直接醇类燃料电池由于启动快、效率高、工作条件温和,可作为便携式移动电源,应用于新能源汽车、航空领域等。氢能由于其零污染、来源广、燃烧值大等特性,备受关注。电解水制氢是各种制氢方式中最环保、最高效的方式之一,因而备受青睐。目前醇类燃料电池和电解水析氢的催化剂主要是铂族贵金属催化剂,其原因是非贵金属催化剂的催化活性不能满足当下的需求,而贵金属又因储量稀缺导致价格昂贵。因此,开发以不牺牲催化性能的低成本含贵金属电催化剂是当前研究热点,如采用贵金属-非贵金属协同可解决上述问题。因此,本课题主要针对上述问题开展研究,从提高电催化剂催化氧化醇类和电解水析氢的活性和稳定性出发,并减少贵金属用量,设计与构筑了分别应用于高效电催化氧化醇类的PdCoNi/rG,电解水析氢的Pt/rGNP和Pt Co Ni/rGNP双功能电催化剂。本文主要获得以下研究结果:1.采用Na BH4还原法和置换法,合成了应用于碱性条件下高效电催化氧化甲醇、乙醇的PdCoNi/rG（PdCo/rG、PdNi/rG、Co Ni/rG、Pd/rG、Co/rG及Ni/rG）系列电催化剂,PdCoNi/rG催化剂在1 M KOH中氧化甲醇的质量活性为8.65 A mg Pd-1,分别为商业20 wt%Pt/C的24.37倍、商业20 wt%Pd/C的43.23倍;氧化乙醇的质量活性为19.6 A mg Pd-1,分别为商业20 wt%Pt/C的81.59倍、商业20 wt%Pd/C的25.71倍。此外,PdCoNi/rG催化剂具有很高的稳定性,在碱性条件下催化氧化甲醇、乙醇在20万秒的计时电流测试中,均保留了很高的电催化性能（高于商业20 wt%Pt/C、20 wt%Pd/C数倍）,且PdCoNi/rG催化剂的电催化性能高于PdCo/rG、PdNi/rG、Co Ni/rG、Pd/rG-1、Pd/rG-2、Ni/rG及Co/rG催化剂。结合ICP、TEM、XRD、XPS等多种表征技术和电化学测试结果,表明PdCoNi/rG催化剂中Pd与Co Ni合金纳米颗粒的协同作用提高了催化剂电催化甲醇、乙醇的活性和稳定性。2.对石墨烯进行氮（N）、磷（P）掺杂合成了rGNP催化剂载体,成功构建了贵金属、非贵金属、载体rGNP在0.5 M H2SO4中电解水析氢的Pt/rGNP（rGNP、Ir/rGNP、Ru/rGNP、Co/rGNP、Ni/rGNP）系列电催化剂,获得了低负载、低析氢过电位的Pt/rGNP催化剂。Pt/rGNP电催化剂在0.5 M H2SO4中η100=10.6 m V,而商业20 wt%Pt/C的η100=66.5 m V。Pt/rGNP电催化剂的塔菲尔斜率为14.53 m V dec-1,小于商业20 wt%Pt/C(21.73 m V dec-1)。且Pt/rGNP催化剂在相同条件下HER的过电位和塔菲尔斜率低于rGNP、Ir/rGNP、Ru/rGNP、Co/rGNP、Ni/rGNP催化剂。表明杂原子（N,P）的修饰可很大程度上提高M/rGNP催化剂的电解水析氢性能3.基于上述贵金属/非贵金属/石墨烯与金属/掺杂N,P石墨烯结构的催化剂所表现出的优异性能,本章设计与合成了低成本高效稳定的Pt Co Ni/rGNP（Pt Co/rGNP、Pt Ni/rGNP、Co Ni/rGNP、Pt/rGNP、Co/rGNP、Ni/rGNP）系列电催化剂。研究了贵金属与非贵金属、非金属之间的协同作用对电催化甲醇氧化以及电解水析氢性能的影响,实现了通过简单的合成路线制备了低负载的双功能贵金属催化剂。Pt Co Ni/rGNP催化剂在1.0 M KOH中氧化甲醇的质量活性为1.31 A mg Pt-1,是商业20 wt%Pt/C的3.74倍,在4000 s计时放电测试中,其活性不变,而商业20 wt%Pt/C衰减至初始活性的25%。Pt Co Ni/rGNP催化剂在0.5 M H2SO4中100 m A·cm-2的析氢过电位比商业20 wt%Pt/C低51 m V,仅为15 m V。Pt Co Ni/rGNP电催化剂的塔菲尔斜率为6.46 m V dec-1也小于商业20 wt%Pt/C(17.15 m V dec-1),此外Pt Co Ni/rGNP电催化剂在0.5 M H2SO4中也保持着强稳定性,在72 h不间断的计时电压测试中在100 m A cm-2时,过电位仅增大13.8 m V,仍然优于商业20 wt%Pt/C(66 m V@100m A·cm-2);在析氢电位区间循环2000圈后,10 m A·cm-2时其过电位仅增大8 m V,仍然优于商业20 wt%Pt/C(20 m V@10 m A·cm-2)。且Pt Co Ni/rGNP电催化甲醇氧化及HER性能优于Pt Co/rGNP、Pt Ni/rGNP、Co Ni/rGNP、Pt/rGNP、Co/rGNP及Ni/rGNP催化剂。综合ICP、TEM、XRD、XPS等多种表征技术和电化学测试结果,表明Pt Co Ni/rGNP催化剂中的多金属组分的协同作用对催化剂在碱性甲醇氧化和酸性析氢中具有重要的促进作用。