近些年来由于能源需求旺盛、化石能源逐渐枯竭以及在世界范围内环境污染问题加重,直接甲醇燃料电池（DMFC）由于其具有很高的能量转化率、低污染排放、充电方便、结构简单、对环境友好等优点,逐渐受到各国研究人员的关注。近年来关于甲醇燃料电池阳极催化剂的研究多集中于Pt基催化剂,然而Pt基催化剂容易被甲醇电氧化过程中产生的CO类物种毒化而降低其催化性能,这成为制约直接甲醇燃料电池商业化的重要因素。因此,开发高性能的阳极催化剂是研究直接甲醇燃料电池的重要任务。本文通过水热法合成了纳米CeO₂和CeO₂-ZrO₂固溶体,并以石墨烯为载体,合成了Pt-CeO₂/RGO和Pt/CeO₂-ZrO₂/RGO催化剂,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）等检测手段对催化剂的微观形貌,物相组成等物理性能进行表征。利用循环伏安法,计时电流法等电化学方法测试了CeO₂和CeO₂-ZrO₂固溶体在甲醇电催化氧化过程中的应用效果,获得了具有较好催化性能催化剂。首先探讨的是CeO₂和CeO₂-ZrO₂固溶体在甲醇燃料电池阳极催化剂中的应用。通过水热法以柠檬酸为模板剂,成功合成了球状CeO₂和CeO₂-ZrO₂固溶体,并以其为载体合成了Pt基催化剂。X射线衍射（XRD）分析表明Zr离子很好的掺杂进了CeO₂中,形成立方萤石结构的CeO₂-ZrO₂固溶体。XPS分析表明CeO₂和CeO₂-ZrO₂固溶体的催化剂中存在大量的晶格氧和Ce³⁺,其中CeO₂-ZrO₂固溶体中的晶格氧和Ce³⁺含量均比CeO₂中高。电化学测试结果显示,Pt/ZrO₂-CeO₂/RGO催化剂的电化学活性表面积和电催化氧化甲醇峰值电流密度均为所有催化剂中最大,达到61.81 m²/g和1012mA/mg,分别是商业Pt/C催化剂的3.27和6倍。并且Pt/ZrO₂-CeO₂/RGO催化剂的长时间放电稳定性和抗CO中毒性能均为所有催化剂中最高,性能提升效果最为明显。为了探究CeO₂形貌对于甲醇燃料电池阳极催化剂性能的影响,以天冬酰胺为模板剂,通过水热法并控制反应时间制备了花束状CeO₂。发现当水热反应时间为5 h以上时,形成了花束状形貌;当反应时间达到12 h后,花束状形貌最为完整,此时CeO₂的比表面积最大为143 m²/g,大比表面积有利于Pt粒子在CeO₂表面的分散,可以更多的暴露活性位点。用花束状负载的Pt-7#CeO₂/RGO催化剂与其他反应时间制备的CeO₂负载催化剂相比,其催化剂中Pt（0）,晶格氧和Ce³⁺含量均为最高。电化学测试表明,Pt-7#CeO₂/RGO催化剂的性能最为优异,其电化学活性表面积为56.77 m²/g,分别为Pt/C和Pt/RGO催化剂的3倍和2倍;甲醇电催化氧化峰值电流密度为820mA/mg,CO氧化起始电位为0.585 V,测试结果均为9组催化剂最佳。说明了大比表面积的花束状CeO₂负载后确实能显著提升阳极催化剂的综合性能。