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面临日益严峻的能源危机局面，发展新能源势在必行。燃料电池作为一种新能源，备受青睐。其中，直接甲醇燃料电池因其原料价廉易得、便于存储运输、可做车载电源等优点，极具发展前景。但至今仍未能实现商业化发展。其中，阳极催化剂易中毒以及目前使用的贵金属催化剂成本高是阻碍其商业化的关键因素之一。因此，提高催化剂活性，寻找高效价廉的阳极催化剂已成为燃料电池研究领域的最为重要的课题之一。本文主要从阳极Pt-M/C合金催化剂的制备及性能研究和在原有催化体系中加入液相催化剂，考察固液双相联合催化两方面入手，研究工作主要包括以下两个方面：
1.以Vulcan XC-72为载体，采用液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法制备了三种碳载Pt-M/C(M=Fe,Ni,Cr)催化剂，并对三种不同合金催化剂进行物理、化学性能表征。采用X光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)技术测试了催化剂表面的元素构成、晶体结构、表面形貌及空间分布情况。根据XPS和XRD测试结果可知，所掺杂的过渡元素M(M=Fe,Ni,Cr)不是以单相金属形式存在，而是进入了Pt的晶格，与Pt形成合金。XRD、SEM和TEM测试结果表明，用该方法制备的合金催化剂在载体上的分布比较均匀，粒径比较小。其中，Pt-Cr/C催化剂的粒径最小，分散最均匀。此外，通过对催化剂在硫酸溶液及硫酸与甲醇的混合溶液中循环伏安曲线(CV)的研究发现，Pt-Cr/C催化剂对甲醇的催化作用优于纯Pt/C，而Pt-Fe/C，Pt-Ni/C催化剂对甲醇的催化作用不如纯Pt/C。即Pt-Cr/C催化剂的效果最好。
2.通过对合金催化剂的改性，虽然可以在一定程度上改善催化剂中毒问题，降低成本，但没有真正解决催化剂中毒问题。因此，本文在对固相催化剂研究的基础上，考虑在溶液中引入酶类液相催化剂，试图改变甲醇的氧化途径，以减少COads的生成。主要考察了三种液相催化剂：辅酶Ⅰ、烟酰胺和维生素B2。同时，还考察了溶液pH、温度以及具有吸电子能力的金属离子Zn2+等条件对双相催化体系催化效果的影响。研究发现，Pt-M/C合金催化剂与VB2的双相催化效果最差；Pt-Fe/C与烟酰胺双相催化体系的效果比较好。研究过程中还发现，一般在中性环境中，双相催化体系的效果较好，引入的Zn2+对体系具有一定的辅助催化作用。温度对体系的催化效果也有较大影响，最高的适宜温度为50℃。
在体系中引入液相催化剂后，通过对体系反应前后紫外光谱图的比较发现，在反应过程中，液相催化剂参与反应，且结构变化与酶理论相符合。这应该说明将Pt-M/C与液相催化剂双相催化体系用于改变甲醇阳极氧化的思路可行。与不引入液相催化剂的体系相比，固相合金催化剂中毒问题得到改善，且整个体系的稳定性有了很大提高。因此，本文在解决催化剂中毒问题上提供了新的研究思路，开辟了新的研究途径。