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在众多的燃料电池当中,直接甲醇燃料电池(DMFC)以其能量密度高,燃料产量大,便携性好等优点,在移动电源和备用电源方面具有良好的应用前景。然而,提升催化剂的稳定性一直是实现DMFC实用化的重要挑战之一。铂广泛应用在燃料电池催化剂中,但纯铂很容易在催化甲醇氧化的过程中吸附CO等中间产物而丧失活性,目前主要采用助催化剂的方法来设计Pt与其他金属的双金属催化剂来调解催化剂的电子结构,其中PtRu催化剂展现出了良好的催化甲醇氧化活性和抗CO毒化能力,从而获得了广泛的研究。然而,Ru在高电位发生溶解、流失等引起的诸多问题会导致催化剂失活,从而会降低催化剂的稳定性。因此,通过合适的方法来降低PtRu系统中Ru的流失,从而提升催化剂稳定性在目前DMFC阳极催化剂的研究中具有重要意义。本论文主要针对降低Ru流失这一问题,从载体效应和组分效应等方面,减缓金属纳米颗粒迁移、聚集过程,制备出具有高稳定性的DMFC阳极催化剂。主要研究工作如下:一方面,通过对石墨烯在氨气中微波进行氮掺杂,然后用掺氮石墨烯来负载PtRu纳米颗粒。通过XPS表征发现负载铂钌之后掺氮石墨烯N 1s谱峰负移了 0.8 eV,这主要是由于Pt,Ru上的电子向碳载体上的含氮基团上转移造成的,说明氮掺杂之后提升了 PtRu纳米颗粒与载体之间的相互作用。EDS mapping结果显示PtRu纳米颗粒倾向于在N元素周围富集而不是在碳上随机分布。从TEM的结果来看,我们再次发现氮掺杂之后增强了金属和载体之间的相互作用,因此在加速老化测试之后,石墨烯负载铂钌(PtRu/G)纳米催化剂相较于掺氮石墨烯负载铂钌(PtRu/NG)纳米催化剂表面发生了更为严重的金属迁移、聚集的现象。加速老化测试之后,PtRu/NG,商用PtRu/C和PtRu/G在峰电流密度上的衰减分别为33%,43%和45%,在起始电位上的衰减分别为20 mV,190 mV和210 mV,证明PtRu/NG比商用PtRu/C和PtRu/G具有更好的催化甲醇氧化稳定性,尤其是氮掺杂之后明显降低了催化剂起始电位的衰减,说明氮掺杂能够明显降低Ru流失。另一方面,通过浸渍置换的方法在商用PtRu/C中进行Au掺杂从而制备PtRuAu/C催化剂,通过调节浸渍液中氯金酸的浓度控制Au掺杂的含量。通过对不同Au掺杂量的PtRuAu/C催化剂进行甲醇氧化测试,并与商用PtRu/C进行对比,发现微量的Au掺杂并没有降低商用PtRu/C催化活性,但稳定性有显著提高。XPS表征显示Au掺杂之后Pt4f和Ru3p谱峰分别正移了 0.3和0.4eV,这主要是由于Pt,Ru的外层电子受到Au元素的吸引、发生偏移从而增强了金属之间的相互作用。从TEM的结果来看,商用PtRu/C在加速老化测试之后发生明显的金属迁移、聚集的现象,PtRuAu/C-0.5却并不明显。加速老化测试之后,商用PtRu/C峰电流密度衰减了 43%,起始电位衰减了 190 mV,而PtRuAu/C-0.5峰电流密度几乎没有发生衰减,起始电位衰减也仅为10 mV,说明Au掺杂有利于降低Pt的聚集和Ru的流失。