直接甲醇燃料电池常被用作便携式电子设备等电源,因为它能量密度高、排污量低、操作温度低等。目前为止,直接甲醇燃料电池的阳极催化剂主要采用金属铂,但由于金属铂价格昂贵且易产生类CO等物质吸附在其表面,阻碍了它的商业化进程。因此,开发催化性能高、稳定性强的催化剂是促进甲醇燃料电池规模化生产的方式之一。在铂中引入非贵金属镍,形成铂镍双金属催化剂,这种催化剂不仅降低了制备成本,同时基于双金属的协同效应和电子效应,催化剂的催化活性也有所提高。催化剂也能够影响催化剂的性能,选择适合的催化剂载体不仅能够更好地分散催化剂还能提供更多的活性位点,从而进一步提高催化剂的催化性能。基于上述分析,本文制备了以多孔石墨烯、氮掺多孔石墨烯为载体材料,通过电化学还原法负载铂镍双金属纳米粒子的纳米催化剂,并将该催化剂用于甲醇电催化氧化性能的研究。主要内容如下:(1)利用一步电化学还原的方法将铂、镍和多孔氧化石墨烯一起还原,成功地制备了电化学还原多孔氧化石墨烯负载的铂镍双金属纳米催化剂(PtNi/ERPGO)。通过对PtNi/ERPGO进扫描电镜(SEM)、X射线能量分散能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等表征,证明石墨烯中成功地引入了孔结构,且铂、镍双金属纳米粒子均匀地分散在多孔石墨烯载体上,同时还研究了PtNi/ERPGO对甲醇的催化氧化性能。实验结果证明,PtNi/ERPGO纳米催化剂中PtNi双金属的协同作用和特殊的孔结构使得催化剂在反应中对甲醇有优异的催化氧化性能。(2)利用热溶剂法制备出氮掺多孔石墨烯材料,再通过电沉积法将铂、镍还原制备了多孔氮掺石墨烯负载的铂镍双金属纳米催化剂(PtNi/PNG),对其进行了EDS、XRD和XPS等表征,证明经过高温水热,多孔石墨烯中的孔结构并未被破坏成功地掺入了氮原子,同时铂、镍双金属纳米粒子均匀地分散在氮掺多孔石墨烯上。更进一步,将PtNi/PNG用于甲醇催化性能探究。结果表明,氮掺多孔石墨烯不仅能够更好地分散铂镍纳米粒子,而且暴露了更丰富的活性位点,这有利于电子的传输和反应,从而间接地加速了甲醇的吸附氧化。因此,PtNi/PNG表现出了更好的催化活性和稳定性。