直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量转换效率高、甲醇来源丰富、价格便寅、运行便捷和噪声低等优点,被认为是未来汽车动力和小型电子设备最有希望的化学电源。但其催化剂的活性低、成本高、寿命短已经成为其实用化的主要障碍。本文围绕稀土Ce02的应用,在不同条件下合成了纳米Ce02及CeO2-ZrO2等复合氧化物,对其物相组成、颗粒形貌、微观结构等进行了表征,研究了Ce02和Ce02复合氧化物在甲醇氧化电催化中的应用,获得了催化性能较好的催化剂。首先探讨CeO2、CeO2复合氧化物及介孔碳材料的合成条件及其在Pt/CMK-3催化剂中的应用。合成了具有有序二维六方结构、大比表面的SBA-15与CMK-3。制备出了虫孔状纳米级的CexZr1-xO2固溶体及TbxZr1-xO2固溶体,发现随着Ce/Zr与Tb/Zr的不同,样品的晶体结构逐渐变化,当x≥0.6时,完全变为立方相。制备了粒径为5nm左右,孔径在7.2nm左右的复合氧化物。研究了Ce02对Pt/CMK-3催化剂的影响,发现Ce02可以显著提高催化剂的甲醇氧化活性,其催化性能随着Ce02含量的增加而先提高后降低。同时比较了CeO2、 Pr6O11 、Tb4O7三种变价稀土氧化物对Pt/CMK-3催化剂的影响,发现依然是Ce02改性的Pt-CeO2/CMK-3催化剂具有最高的电催化性能。为了更充分的发挥Ce02的助催化作用,研究了不同形貌Ce02对Pt/C催化剂的形貌效应。用水热法制备不同形貌Ce02,发现水热温度是决定Ce02比表面积大小的最重要因素。制备大比表面花球状Ce02的最佳条件为400-C焙烧、180℃水热反应、反应48h。用花球状Ce02修饰的Pt-9#CeO2/G催化剂中,大部分的Pt粒子均匀的分布到花球状的Ce02上,这种分布状态更能充分的发挥Ce02的协同催化作用。花球状Ce02修饰的Pt-9#CeO2/G和Pt/G相比,其Pt(0)的电子结合能位移0.6eV。花球状Ce02与Pt这种的较强相互作用,使得CO与Pt之间稳定的σ-π键电子组态被破坏,减少了CO脱附和氧化所需的能量,进而增强了催化剂活性。Pt-9#CeO2/G的电化学活性面积(ECSA)90.90 m2/g,是纯的Pt/G催化剂的5.9倍,是普通纳米Ce02修饰的Pt-1#CeO2/G的2.4倍。为了探索用于Pt-CeO2/C中的较好的碳材料,制备了Pt-CeO2/C催化剂(C分别是石墨烯、介孔碳、活性炭),考察了其结构及催化性能。发现三种催化剂中的四种元素均匀分布,这种分布易于发挥Ce02的助催化作用。由于石墨烯(用G表示)、介孔碳(用CMK-3表示)与Pt较强的电子相互作用,导致Pt-CeO2/G、Pt-CeO2/CMK-3与Pt-CeO2/XC-72(活性炭)相比,其Pt(0)的结合能有了一定程度的迁移,这样的作用有利于Pt-COadS中吸附-COads的脱去,释放Pt活性位。同时由于石墨烯表面含有更多的羟基,羰基和羧基等含氧官能团,可以促进中间产物-COads的脱去,从而提高催化剂的催化性能。Pt-CeO2/G催化剂的ECSA值达到111.25m2/g,分别是Pt-CeO2/CMK-3与Pt-CeO2/XC-72的2倍和7.4倍。为了对Pt金属进行改性,分别研究了用过渡金属Cu和Ni对活性组分Pt进行改性的PtNi(Cu)-CeO2/C催化剂,发现掺杂Ni和Cu都可以显著提高PtNi(Cu)-CeO2/C催化剂的电催化性能。对于Pt-Ni/CeO2/G,Ni原子进入了Pt的面心立方晶格中,形成了Pt-Ni合金。掺杂50%Ni(Pt与Ni的摩尔比为1：1)的Pt-Ni/CeO2/G催化剂电催化性能最好,CO的脱吸附测试起始电位最低。为了提高Ce02表面形成活性氧的能力,进而提高Pt/C催化性能,研究了CeO2-ZrO2复合氧化物对Pt/C催化剂的影响。发现CeO2-ZrO2形成了固溶体,在元素分布图中Pt主要分布在有CeO2-ZrO2的部位,少量与碳结合。催化剂中CeO2-ZrO2和Pt相接并且存在协同效应,由于Zr02的加入使得Ce02产生晶格畸变,氧空位及氧的移动性增加,从而使Pt-MOx/C(M=Ce, Zr)催化剂的电催化性能远远高于Pt-CeO2/Co铈锆的物质的量比为2：1时,样品具有最好的催化性能。通过控制条件,合成出了针片状及颗粒状的CeO2-ZrO2复合氧化物,发现针片状CeO2-ZrO2表面很难吸附Pt粒子,不利于其助催化效果的发挥。而纳米颗粒状CeO2-ZrO2由于其较大的比表面及容易吸附Pt的特点使其助催化效果得到改善。