直接乙醇燃料电池直接是以乙醇为燃料,将其化学能转化为电能的装置,其比能量高,环境污染小,是一种高效绿色的能源技术。同时,乙醇来源广泛,生产工艺成熟,无毒无害且易于存储和运输。因此,发展乙醇燃料电池对缓解当前能源危机、环境污染等问题具有战略性意义。然而,乙醇电氧化过程复杂,为12电子转移过程,C-C键的断裂较为困难,中间反应繁多,反应过程中的产物易使催化剂毒化失活;此外,通常使用的Pt基催化剂由于其高昂的价格,极大地阻碍了乙醇燃料电池的商业化应用。因而,众多科研工作者致力于开发非Pt催化剂。其中,Pd金属由于其丰富的储量,低廉的价格以及在碱性溶液中对乙醇电氧化较高的催化活性和稳定性而得到了广泛的关注。基于以上原因,我们设计合成了两种Pd基催化剂,旨在进一步提高Pd基催化剂对乙醇电氧化的电催化活性和稳定性。1.通过静电纺丝法结合热处理法合成了石墨烯掺杂的碳纳米纤维包覆Pd纳米颗粒的催化剂（Pd@G-CNFs）。该催化剂的碳纳米纤维的平均直径为500 nm,表面粗糙,仅有少量粒径较小的Pd颗粒镶嵌在纺丝纤维外部。通过XRD、SEM、TEM、XPS等技术对催化剂的形貌、组成和晶体结构进行表征,得到了单纯的Pd金属。利用循环伏安法和计时电流法对其电化学性能进行测试,结果表明,与不掺杂石墨烯的样品相比,石墨烯掺杂的碳纳米纤维包覆Pd纳米颗粒的催化剂对乙醇氧化具有优异的催化活性和稳定性。乙醇电氧化的起峰电位为0.46 V,峰电流为869 mA mg^-1,约为不掺杂石墨烯样品的2.6倍。2.在上述实验的基础上,通过静电纺丝法结合热处理法制备了三种不同比例的钯铁催化剂:Pd₃Fe₁@G-CNFs、Pd₂Fe₁@G-CNFs和Pd₁Fe₁@G-CNFs。研究发现,Pd₂Fe₁@G-CNFs具有最好的电化学性能:其电化学活性面积高达30.9 m²g^-1,分别是Pd₃Fe₁@G-CNFs和Pd₁Fe₁@G-CNFs的1.2倍和3.6倍;其对乙醇电氧化的电流密度为1896 mA mg^-1,分别是Pd₃Fe₁@G-CNFs(1442 mA mg^-1)、Pd₁Fe₁@G-CNFs(263 mA mg^-1)的1.3倍和7.2倍。Pd₂Fe₁@G-CNFs的优势在于:i)碳包覆的结构能够有效防止催化剂中合金纳米颗粒的团聚和脱落,提高了催化剂的稳定性;ii)适量铁的引入不仅减少了Pd颗粒的粒径,使其电化学活性面积增大,另外,其协同作用和电子效应极大地增加了催化剂的催化活性和稳定性。