目前,由于氧还原在能量转换装置如质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池中具有重要地位,受到人们越来越多的关注。目前燃料电池中广泛使用的阴极催化剂仍为Pt基催化剂,尽管其具有高的催化活性、良好的导电性和稳定性等特点,但昂贵的价格限制了它的商业化应用。为了降低催化剂成本,人们致力于提高Pt的利用率和开发非Pt的催化剂。本文中,我们合成了Pt-Ni合金及MnO2材料并将其用于氧还原催化研究。主要内容归纳如下： 1.用化学镀方法制备了C载的Pt-Ni合金催化剂并考察了其氧还原催化性能,两种催化剂的铂原子百分比分别为23 at.％和47 at.％,并和用相同方法制备的、金属载量相同的(20wt％)C载的纯Pt催化剂做了比较。用X射线粉末衍射(XRD)、循环伏安(CV)、线性扫描(LS)等方法表征了催化剂的结构和活性特征。结果表明,Ni的加入可以提高Pt基催化剂的氧还原性能,但提高的程度有所不同。在两种合金催化剂中,Ni原子百分比为23％的催化剂活性较高。合金中Ni作用归纳如下：1.Ni的添加增大了Pt基催化剂的电化学活性面积；2.Pt-Ni的合金化导致Pt-Pt平均原子间距的优化,有利于氧还原反应的进行。 2.以MnSO4和(NH4)2S2O8为前驱体,采用简便的水热反应合成了海胆状和棒状γ-MnO2并用电化学方法测试了其在碱性溶液中的氧还原催化性能。通过调变反应时间的长短讨论了γ-MnO2海胆的形成过程。这些合成的样品经过了XRD、扫描电子显微镜(SEM)和比表面(BET)表征。电化学测试结果表明与棒状和商业γ-MnO2相比,海胆状γ-MnO2表现出了最高的氧化原催化活性和催化剂利用率,表明γ-MnO2的形貌对其性能有重要的影响。 3.合成了不同形貌的α-MnO2(纳米花、纳米线和颗粒),并在α-MnO2纳米线上沉积Cu、Ni、Ag、Pd等金属。金属的载量分别为10 wt％和20 wt％。SEM和TEM(透射电子显微镜)分析表明在α-MnO2纳米线表面形成了均匀、致密的镀层。