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目前,贵金属铂(Pt)是常用的直接甲醇燃料电池(DMFC)的阳极催化剂,但其价格昂贵、资源少及易被毒化等缺点,限制了DMFC的商业化。PtAu核壳结构的中空微球(H-PtAu)代替纯铂作为阳极催化剂,一方面可以降低成本,另一方面可以提高催化活性,增强其稳定性。本文首先采用不同的方法制备了不同粒径的金纳米粒子,确定了制备不同粒径的金纳米粒子的最佳工艺参数。然后利用二氧化钛(TiO2)为催化剂载体或模板,通过简单地调节反应溶液的pH值制备了TiO2载PtAu微球(PtAu/TiO2)和H-PtAu,并对其物化性质进行了一系列表征,同时采用循环伏安法对其电化学性能进行了测试。主要结论如下: (1)柠檬酸钠作为还原剂时可以制备粒径在15~20 nm之间的金纳米粒子。最佳制备工艺条件为:柠檬酸钠与氯金酸的摩尔比为3.5,此时金纳米粒子的平均粒径最小、粒径分布窄、形状规则且分散性好。硼氢化钠作为还原剂时,制得的金纳米粒子粒径分布较大,粒径分布在2-6 nm间,且以PVP为保护剂时分散性较好。 (2) H-PtAu和PtAu/TiO2的形成与溶液pH值和柠檬酸盐的量有关,其中柠檬酸盐充当保护剂和pH调节剂。溶液pH值小于3时得到H-PtAu微球,溶液pH值在5~7之间时得到PtAu/TiO2微球。H-PtAu微球的壳层厚度可以通过简单的改变H2PtCl6量来调节。 (3)H-PtAu催化剂的电化学测试结果表明:当Pt/Au原子比为1∶1时,H-PtAu催化剂的活性最高。在这一最优条件下,与PtAu/TiO2催化剂进行电化学活性比较可知:在低扫描速率(<70 mV·s-1)下,H-PtAu催化剂对含碳中间产物有更好的抗中毒能力;在高扫描速率(≥70 mV·s-1)下,PtAu/TiO2催化剂有更好的抗中毒能力。同时,H-PtAu催化剂对甲醇的氧化活性比对乙醇的更高,但对乙醇氧化的抗中毒能力和稳定性更好。