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直接液体燃料电池是通过电化学反应将燃料中的化学能直接转化为电能的发电装置，其能量转换效率高，发电过程环境友好。成本和性能仍然是制约直接液体燃料电池大规模商业化的两个突出问题，而阳极催化剂的活性及稳定性对此起着至关重要的作用。本论文将针对直接液体燃料电池阳极催化剂的电催化过程，关注催化过程中对催化性能起关键作用的组分与结构，探究催化剂的组成结构与性能的关系，采用不同制备方法调控催化剂结构，实现高性能催化剂的理性设计，主要研究内容如下: 1.胶体沉淀法用于直接甲醇燃料电池阳极Pt纳米催化剂的可控制备 通过胶体沉淀法制备了在碳载体上均匀分散、具有窄粒度分布的Pt纳米颗粒。Pt纳米粒子的大小与粒径分散度可以简单地通过调整(NH4)2WO4的浓度来控制。当采用0.5 mmolL-1(NH4)2WO4作为保护剂时制备出最小尺寸为3nm的Pt纳米粒子。电化学测试结果表明采用胶体沉淀法所制备的Pt/C催化剂对于甲醇电氧化具有优良的催化活性和稳定性。其中，0.5 mmol.L-1(NH4)2WO4条件下制得的Pt/C催化剂在循环伏安测试中的峰电流和和计时电流测试3600 s时的活性分别达到商业Pt/C的1.24和1.78倍。 2.化学吸附的CO作为原位还原剂制备用于甲酸电氧化的亚单层Pd@Pt/C核壳催化剂 催化反应通常在催化剂的表面进行，为了提高贵金属的利用率，双金属材料的理想结构是所有用于催化的贵金属原子分散在催化剂的表面。我们提出以Pt基底上单层化学吸附的CO作为还原剂原位制备亚单层Pd。实验结果表明该方法可以用于在Pt基底上制备载量由化学计量学精确控制的高分散Pd亚单层。原位还原所制备的Pd@Pt/C催化剂同时实现了Pd的利用率和Pt催化HCOOH氧化直接途径选择性的提高。该原位还原方法简单易行，为用于制备高金属利用率的核壳结构催化剂提供了一种新的可行路线。 3.基于PdO的甲酸电氧化催化剂现场制备 催化剂制备和使用中不可避免存在奥斯瓦尔德熟化过程，造成催化剂团聚和性能下降。我们提出在催化现场制备催化剂能最大限度减小制备过程的奥斯瓦尔德现象，从而得到高性能催化剂。根据以上思路，本论文中由PdO/C现场制备了用于甲酸电氧化的Pd/C催化剂。现场制备的催化剂在透射电子显微镜表征中表现出了更小的粒径和更均匀的分散，表明奥斯瓦尔德熟化过程得到了有效抑制。该催化剂同样表现出了更高的电化学比表面积、质量比活性和电池性能，有望在直接甲酸燃料电池中得到应用。 4.TiO2对直接甲酸燃料电池Pd/C催化剂的促进作用研究 我们采用不同方法将TiO2引入甲酸Pd/C催化剂，TiO2的加入能够明显减小Pd纳米颗粒粒径并提高其分散性。XPS表征表明TiO2与Pd之间存在强烈的相互作用。以上特性使TiO2的Pd/C催化剂对甲酸电氧化表现出更高的活性、稳定性与寿命。TiO2的加入方式对TiO2-Pd之间的作用强弱有直接影响，并同时/进一步影响催化剂的结构和性能，其中TiO2与Pd结合后负载至活性炭之上的样品表现出了最优异的性能。 5.电化学方法考察甲酸电氧化过程的关键问题 我们采用循环伏安和多步计时电流对甲酸电氧化过程的尚存在争议的几个关键问题进行了研究:采用多步计时电流发现导致甲酸失活的毒化物种带负电;考察了PdO在催化过程中的作用，明确了二价Pd本身不能作为甲酸电氧化催化剂，提出了可能的助催化机理，并观察到过量二价Pd对Pd催化活性的抑制作用。