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质子交换膜燃料电池因具有能量转换率高、对环境无污染、启动迅速以及应用领域广泛等优点而有望实现大规模商业化。电催化剂是决定质子交换膜燃料电池成本、性能和寿命的关键材料之一。目前质子交换膜燃料电池中阴极氧还原催化剂仍以Pt催化剂为主,但Pt催化剂的成本高,氧还原性能低和稳定性差制约了其商业化进程。将Pt和其它金属形成合金催化剂不仅可以降低Pt的使用量,还可以提高电催化性能。二元Pt-Ni催化剂通常具有较高的氧还原性能,但Ni在酸性溶液中容易发生流失,稳定性较差。Au具有较高的氧化还原电位,可用来提高催化剂的稳定性。本文通过在二元Pt-Ni/C催化剂中加入Au来提高催化剂的稳定性。主要研究的工作如下:采用微波辅助乙二醇还原法制备三元Pt-Au-Ni/C催化剂。TEM图表明催化剂纳米颗粒均匀分散在碳载体表面,且粒径分布较窄。EDS元素表征证实了催化剂纳米颗粒由Pt、Au和Ni三种元素组成。HRTEM和XRD结果表明Pt-Au-Ni/C的Pt(111)的晶面间距变大,这进一步证明了 Au和其它金属元素形成了合金。XPS结果表明Pt、Au和Ni三种元素之间存在着电子效应,使得Pt04f的电子结合能发生正移。通过半电池测试对催化剂的电催化性能进行了表征,结果表明Pt-Au-Ni/C催化剂的氧还原性能高于商业Pt/C和Pt-Ni/C。在0.9 V处,Pt-Au-Ni/C催化剂的质量活性和面积活性分别达到了0.83 A mg-1 pt和1.1 mA cm-2,分别是商业Pt/C的6.0倍和6.7倍。半电池加速老化测试结果表明Pt-Au-Ni/C催化剂的稳定性显著优于商业Pt/C和Pt-Ni/C。在经过10 000圈加速老化测试后,商业Pt/C和Pt-Ni/C 的质量活性分别 降低了 57.1%和 77.1%,而 Pt-Au-Ni/C 催化剂的质量活性仅降低了 16.8%。在经过加速老化测试后,Pt-Au-Ni/C催化剂的质量活性仍高达0.69 Amg-1pt,为商业Pt/C初始质量活性的5.0倍。通过TEM观察加速老化测试后的催化剂形貌,发现Pt-Au-Ni/C催化剂颗粒依然具有良好的分散性,平均粒径几乎没变。单电池测试表明,Pt-Au-Ni/C在0.6 V处的电流密度(774.4 mAcm-2)要高于商业Pt/C(705.7mAcm-2)。经过5000圈的加速老化测试后,Pt-Au-Ni/C在0.6 V处的电流密度仅下降了约17.1%,而商业Pt/C则下降了约49.7%。最后,本文还研究了高载量的三元Pt-Au-Ni/C催化剂的氧还原性能,通过调控Pt、Au和Ni三种元素的比例,发现三元Pt41Au10Ni9/C催化剂具有最高的氧还原性能。本文证明了在Pt-Ni/C催化剂中加入Au可以同时提高催化剂的活性和稳定性,这对制备高活性和高稳定性的Pt基合金催化剂提供了一定的指导和借鉴意义。