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催化剂材料是燃料电池的核心部件之一,也是当前制备高性能、高稳定性和低成本燃料电池的主要技术屏障。催化剂材料主要由金属和载体两部分构成。本课题通过（1）引入普通金属或低贵金属来降低贵金属用量;（2）探索新的载体材料两种方法,利用不同金属间或金属与载体间的协同催化作用,提高催化剂活性和稳定性以及降低成本。具体研究内容如下:1.通过在还原氧化石墨烯负载的Ni纳米粒子表面电化学沉积少量的Au和Pt制备AuPt/Ni/RGO催化剂,研究在碱性溶液中AuPt/Ni/RGO催化剂对乙二醇氧化反应的电催化活性。由于采用的沉积时间短、金属前驱体浓度低且沉积电位较正,所以仅有微量AuPt沉积,其负载量小于1.0μg cm-2。AuPt/Ni/RGO的物理和电化学表征显示沉积的AuPt中Pt含量比Au含量低得多。但是,AuPt/Ni/RGO上乙二醇氧化反应峰特征与Pt/RGO类似而与Au/RGO不同,而Ni/RGO和Pt/Ni/RGO对乙二醇氧化反应没有催化活性。虽然AuPt/Ni/RGO的AuPt负载量仅为Pt/RGO和Au/RGO的Pt或Au负载量的2-4%,前者的乙二醇氧化峰强度却高于后者。由于AuPt负载量低,AuPt/Ni/RGO催化剂还具有成本低的优点。本研究结果表明,用少量两种贵金属修饰普通金属表面是制备高活性催化剂的有效方法。2.通过在炭黑负载的Pt1Ni3纳米粒子表面电化学沉积Au制备Au/Pt1Ni3/C催化剂,研究在碱性溶液中Au/Pt1Ni3/C催化剂对乙二醇氧化反应的电催化活性。通过采用很短沉积时间所得到的Au/Pt1Ni3/C催化剂的Au/Pt原子比分别为0.02:1和0.08:1。物理和电化学表征表明,Pt1Ni3纳米粒子只有一小部分表面被Au沉积原子所覆盖。在乙二醇氧化反应中,Pt1Ni3/C的催化性能在Au修饰前后表现出很大差异。尽管由于Pt表面的Au覆盖导致Pt表面积减少,但Au/Pt1Ni3/C与Pt1Ni3/C相比具有非常高的峰强度。由于Au/Pt1Ni3/C催化剂中Pt含量低,Au负载量又很小,所以该催化剂也具有低成本的优势。本研究结果表明,Au沉积可以显著增强Pt1Ni3/C对乙二醇氧化反应的催化活性。3.通过一锅法制备炭黑负载的Pd/Ag原子比为1:1和2:1的Pd1Ag1/C和Pd2Ag1/C催化剂,并研究在碱性溶液中PdAg/C催化剂对正丙醇和丙三醇氧化反应的电催化活性。物理表征表明,PdAg合金纳米粒子连接成网状结构,并且在PdAg纳米粒子表面没有明显的Pd或Ag的富集。对正丙醇的电催化氧化反应,PdAg/C催化剂具有比Pd/C更高的活性。这表明通过与Ag结合可显著改善Pd的活性,也有利于降低催化剂的成本。同时,Pd1Ag1/C的活性比Pd2Ag1/C更高。PdAg/C催化剂对丙三醇氧化反应的电催化活性也优于Pd/C,但优势没有正丙醇反应时那样明显。4.通过将具有不同ZSM-5/炭黑质量比的ZSM-5?C复合材料用作Pd纳米粒子的载体,制备Pd/ZSM-5?C催化剂,研究在碱性溶液中Pd/ZSM-5?C催化剂对正丙醇和异丙醇氧化反应的电催化活性。电化学测试表明将ZSM-5添加到炭黑中改善了Pd纳米粒子对正丙醇氧化反应的催化活性。在一个宽的ZSM-5/C质量范围内,Pd/ZSM-5?C催化剂与Pd/C和Pd/ZSM-5相比表现出更高的活性,表明作为Pd纳米粒子的载体,ZSM-5?C复合材料优于纯炭黑和纯ZSM-5。本研究结果表明,使用分子筛作为载体材料可以制备高效的电催化剂。但是对于异丙醇氧化反应,Pd/ZSM-5?C与Pd/C相比在催化活性方面没有明显优势,表明催化剂与反应相匹配才能得到良好的结果。5.通过将由PEG-400稳定的Pt纳米粒子分别负载到4A分子筛和炭黑上,制备具有相同Pt负载量的Pt/4A分子筛和Pt/C催化剂,研究4A分子筛作为Pt纳米粒子的载体对甲醇氧化电催化活性的影响。物理分析表明,Pt纳米粒子在4A分子筛表面上分布不均匀,但由于其表面吸附的PEG-400稳定剂的存在而没有造成严重的团聚,而炭黑上的Pt纳米粒子分布均匀,只有较小程度的团聚。但是,Pt/4A分子筛在酸性和碱性溶液的甲醇氧化反应中都显示出比Pt/C更负的起始电位和更高的峰电流密度。Pt/4A分子筛还显示出对反应中形成的CO类物质引起的催化剂中毒具有更高的抵抗力。本研究结果表明,对甲醇氧化反应,4A分子筛作为Pt纳米粒子的载体比炭黑更有效,进而表明某些类型的分子筛可作为有效载体材料用于电催化。