直接甲醇燃料电池由于具有比能量高、无污染、结构简单等特点引起研究人员的广泛关注。从理论上看来直接甲醇燃料电池有着巨大的发展潜力，然而在其商业化道路上仍然存在很多阻碍，例如催化剂的催化活性低，特别是阴极氧还原催化剂的活性不能满足商业化需求；甲醇溶液通过质子交换膜渗透到阴极产生混合电位，降低电池效率等。因而，研制高氧还原活性、良好耐甲醇性能、高稳定性的阴极催化剂有着重要的意义。本文的工作重点是研究直接甲醇燃料电池阴极Pd基催化剂，通过采用不同组分修饰，提高催化剂的氧还原（ORR）性能；并通过X射线衍射（XRD）、电子探针显微分析（EPMA）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电镜（TEM）等手段对催化剂组分、结构、形貌进行表征；采用循环伏安、线性扫描研究了催化剂在碱性电解液中的电化学性能，同时进一步探讨了催化剂ORR反应机理以及影响反应进行的动力学参数。利用溶胶-凝胶法制备出TiO₂/CNTs结构，随后利用乙二醇还原制备出Pd/TiO₂/CNTs催化剂；随着TiO₂含量的增加，催化剂的起始还原电位有了不同程度的正移，即TiO₂与Pd的相互作用有利于增强催化剂的ORR活性；当TiO₂的理论负载量达到27%时，Pd/TiO₂/CNTs催化剂的ORR性能最佳。此外，TiO₂附着在碳纳米管表面有效降低了碳材料腐蚀现象的发生，经过1000圈的CV扫描，Pd/TiO₂/CNTs的ORR峰电流基本维持在1mA/cm2左右、起始还原电位负移了34mV，表现出比单独Pd组分催化剂更为优异的稳定性。采用RDE测试探索Pd/TiO₂/CNTs催化剂氧还原反应动力学过程，结果显示，Pd/TiO₂/CNTs的ORR是直接四电子过程。采用均相沉积法利用RuCl3和H2O₂为原料制备出RuO₂/CNTs，随后在其表面负载活性组分Pd，制备出Pd/RuO₂/CNTs催化剂。RuO₂颗粒均匀负载在碳纳米管表面，电化学测试结果显示RuO₂/CNTs有一定ORR活性,具有优异的耐甲醇性能。Pd/RuO₂/CNTs催化剂的ORR稍逊于Pd/CNTs,然而添加了RuO₂的Pd/RuO₂/CNTs催化剂具有Pd/CNTs不可比拟的耐甲醇性能,此外,经过1000圈CV扫描,Pd/RuO₂/CNTs催化剂的ORR活性不仅没有降低反而有所增强。极化曲线的测试结果显示,RuO₂/CNTs与Pd/RuO₂/CNTs的氧还原反应都主要是按照直接四电子过程进行的。