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直接甲醇燃料电池（DMFC）具有能量密度高，燃料来源丰富、储存与运输时安全性好，污染低，能量转化效率高等优点，作为可移动电源有着独特的优势及很大的发展潜力，因而在未来的一段时间内很有可能实现商业化。但目前使用的Pt基阴极催化剂还存在两个主要问题：一是催化活性还不能满足商业化的要求；二是甲醇渗透到阴极产生的“混合电位”导致阴极催化剂性能下降，从而降低单电池效率。因此，研究既有高氧还原活性、又有良好甲醇耐受性的新型阴极催化剂对推动DMFC商业化具有极其重要的意义。
本文首先研究了DMFC的PtM/CNTs双组分催化剂，得出PtFe/CNTs是其中ORR性能最优的；然后通过向PtFe/CNTs催化剂外层负载一层惰性金属Cu，制备出既有高氧还原活性又有良好甲醇耐受性的Cu/PtFe/CNTs三组分催化剂。主要研究内容及结果包括以下几个方面：
（1）用乙二醇法制备添加不同第二组分金属Fe、Ni、Cu的PtM/CNTs双组分阴极催化剂中，PtFe/CNTs催化剂的ORR活性最高，其ORR活性是Pt/CNTs催化剂的1．5倍，但PtM/CNTs的耐甲醇性能均较差。通过改变PtFe/CNTs中Fe含量来考察其对ORR活性的影响，发现其对催化剂的ORR活性有较大影响，当Fe含量为1．70％时的PtFe/CNTs催化剂的ORR活性最高。
（2）将廉价惰性组分Cu负载在Pt/CNTs和PtFe/CNTs催化剂外层得到的Cu/Pt/CNTs和Cu/PtFe/CNTs催化剂都具有较高的甲醇耐受性。而通过改变金属组分负载次序的PtCuFe/CNTs与Cu/PtFe/CNTs和PtFe/CNTs催化剂的性能比较，可以得出这样的结论：在Cu/PtFe/CNTS催化剂结构中，Pt是ORR反应最主要的活性组分；Fe起到提高ORR活性的重要作用；惰性金属Cu起到提高甲醇耐受性的作用。
（3）在Cu/PtFe/CNTs催化剂中，随着Cu负载量的增加，催化剂的ORR活性逐渐减弱，其甲醇耐受性逐渐增强，Cu/Pt/Fe摩尔比例为3：1：2．5时拥有较优的ORR活性和较好的甲醇耐受性，其综合性能最好。通过催化剂的稳定性测试可知，Cu/PtFe/CNTs催化剂在CV扫描500圈后，仍保持有92％的初始ORR活性和89．6％的初始电化学活性面积，具有良好的稳定性。
（4）将Cu/PtFe/CNTs催化剂中的Fe替换成其他过渡金属，如Co、Ni制备成Cu/PtM/CNTs（M为过渡金属）结构的催化剂，同样具有相对较高的ORR活性和良好的甲醇耐受性，说明Cu/PtM/CNTs这样的结构具有普遍适用性，它可用其他可以提高Pt组分ORR活性的过渡金属替代Fe，制备的催化剂拥有同样优良的综合性能。