1、直接甲酸燃料電池（DFAFC）是一種能源轉換裝置可直接將液體燃料甲酸的化學能轉化為電能，因此受到了廣泛的關注。甲酸可作為食品和醫(yī)藥添加劑，是一種無污染的環(huán)境友好物質，并且具有滲透率低、不易燃、運輸安全、存儲方便等優(yōu)點。近年來，人們對直接甲酸燃料電池的研究工作給予了高度重視。具有高性能、低成本的DFAFC陽極催化劑的研究與制備對促進燃料電池的發(fā)展具有深遠的意義，但目前仍存在著較大的挑戰(zhàn)。目前普遍應用于DFAFC陽極的催化劑是鈀（Pd）基催

2、化劑。研究發(fā)現(xiàn)金屬Pd和鉑（Pt）具有相似的晶體結構和電子特性，Pd的成本較低且具有比Pt催化劑更好的催化活性和抗毒化能力，因此Pd基催化劑成為DFAFC首選的陽極催化劑。近年來，在提高DFAFC鈀基催化劑的電催化性能方面做了許多努力。金屬催化劑的催化性能主要和催化劑的結構特征、合金組成和載體結構等因素有關。將金屬納米粒子催化劑負載到催化劑載體上，不僅能提高催化劑的催化效率，而且載體的高比表面積和多孔結構還能增大金屬納米粒子的分散度，從

3、而抑制納米粒子的團聚。所以我們的工作主要包括改進催化劑載體和制備含氧化物的二元鈀基合金催化劑。本論文采用了透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射光譜(XRD)、 X射線光電子能譜(XPS)、拉曼光譜、電感耦合等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)等研究手段對催化劑的結構和組成進行了表征。并采用電化學研究技術如循環(huán)伏安技術(CV)，線性掃描技術(LSV)，計時電流技術(CA)，交流阻抗技術（EIS）等對各催化劑的電化學性

4、能進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴制備了不同質量比的石墨烯-Vulcan XC-72R炭黑（Gr-C）二元載體負載Pd（Pd/Gr-C）納米復合催化劑。比較了不同質量比Gr-C二元載體對甲酸電催化性能的影響。電化學測試表明，質量比為3:7的Pd/Gr0.3C0.7催化劑催化活性最好。甲酸在Pd/Gr0.3C0.7催化劑電極直接氧化時的峰電位比 Pd/C催化劑的峰電位負移大約120 mV。Pd/Gr0.3C0.7催化劑（10

5、2.14 mA.mg-1Pd）的峰電流密度大約是Pd/C催化劑（34.40 mA.mg-1Pd）的3倍。⑵以葡萄糖為原料采用水熱法制備了粒徑較為均一的碳納米球，通過硼氫化鈉共還原法合成了鈀/碳納米球(Pd/C-NS)復合材料，并通過X射線衍射、透射電鏡及循環(huán)伏安等技術對Pd/C-NS催化劑的粒徑、形貌和電化學性質進行了表征。我們所制備的Pd/C-NS催化劑對甲酸電氧化具有較好的催化活性，其活性接近于傳統(tǒng)的Pd/C催化劑，表明Pd/C-N

6、S復合材料有望作為甲酸燃料電池陽極材料。⑶通過硼氫化鈉還原法制備了含氧化物的具有不同原子比的炭載Pd-Pb合金(PdxPb1-x/C)納米粒子催化劑。采用X射線衍射光譜法(XRD)和透射電子顯微鏡技術(TEM)對樣品晶體的結構以及顆粒的形貌進行了表征。XRD和 TEM測試結果表明這些樣品均為Pd的面心立方結構，且顆粒大小均一、分散均勻，其平均粒徑為4 nm左右。電化學測試結果表明,鈀鉛原子比為9:1的Pd0.9Pb0.1/C催化劑對甲酸