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燃料电池是一种高效、清洁、操作条件温和的新能源装置。发展低成本、高效、耐用的燃料电池阴极氧还原反应(ORR)催化剂对燃料电池的商业化进程具有重要意义。在一系列氧还原催化剂中,非贵金属氧化物催化剂以其成本低、产量大、稳定性好、可望对氧还原具有较高电催化活性等优点受到了广泛关注,有望成为颇具实用价值的可替代铂/碳的ORR催化剂。同时,高导电性和高比表而积石墨烯的出现也为ORR催化剂的性能提升提供了新的方向。本论文采用温和、绿色的电化学合成方法,设计合成了一系列具有特征结构的非贵金属(氢)氧化物晶体及其与石墨烯的复合物,对它们的表面组成和结构形貌进行了表征分析,研究了它们在碱性介质中催化ORR性能,探讨了不同结构和形貌非贵金属氧化物ORR性能的差异以及石墨烯与非贵金属(氢)氧化物晶体组分间的协同催化效应,从而筛选出低成本、高活性、高稳定性和抗CH3OH、CO中毒能力强的氧还原催化剂。本论文的主要研究内容如下：(1)采用恒电位法合成八面体结构Fe3O4并首次用作ORR催化剂,由于其独特的八面体结构,提供了高密度的Fe2+活性位点来催化ORR四电子反应途径。(2)用恒电位法通过调节电解液温度合成了三种形貌(球状、八面体、去角八面体)的Cu2O,考察了三者的ORR催化活性及稳定性差异,发现去角八面体Cu2O催化剂性能最佳；为了进一步提升Cu2O的ORR催化活性和催化稳定性,进一步用恒电位共还原法制备了去角八面体Cu2O/还原氧化石墨烯复合物(Cu2O/RGO),Cu2O和RGO的协同作用使复合物呈现更高的ORR活性,其稳定性和抗CH3OH、CO中毒能力都高于Pt/C催化剂。(3)利用分步恒电流法合成了石墨烯包覆球状Mn02(MnO2@RGO)复合物,由于较大比表面积的石墨烯包覆于外层,防止了Mn02的团聚,且有利于催化剂对O2的吸附从而使催化ORR活性和稳定性得到增强。(4)以Ni(NO3)2和聚酰胺-胺(PAMAM)功能化的氧化石墨为原料,室温下通过恒电位共沉积法合成了氢氧化镍/聚酰胺-胺功能化石墨烯(Ni(OH)2/PAMAM-RGO)复合物,该复合物作为催化剂显示良好的ORR活性、较商品化Pt/C催化剂显示更优越的耐甲醇干扰性能、抗CO毒化性能和催化稳定性,其优良的稳定性可能归因于Ni2+与PAMAM上的胺基、亚胺基配位作用。本论文研究为合成特定结构的非贵金属(氢)氧化物及其石墨烯复合物提供了一些新的方法,具有积极的借鉴意义；ORR性能研究结果表明用电化学合成方法制备的上述非贵金属(氢)氧化物/石墨烯复合物的催化活性、稳定性和抗CH3OH、CO中毒能力都得到了显著增强；以上结果为研发新型、绿色、有效的非铂oRR催化剂提供了理论和科学实验依据。