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本论文围绕提高燃料电池关键材料电催化剂的稳定性、降低成本，开展了新型炭载体的合成及非贵金属电催化剂的制备。采用现代谱学显微技术、电化学方法、密度泛函理论(DFT)计算等系统研究了电催化剂的构效关系。主要研究结果如下:
1.以间苯二酚和甲醛为碳前体，以柠檬酸钠络合的硝酸铁为石墨化催化剂，硅胶为模板剂，制备了具有较高比表面积和石墨化程度的介孔炭材料及其担载的PtRu电催化剂。与VulcanXC-72担载的PtRu电催化剂相比，以该电催化剂组装的直接甲醇单体电池的性能较好，运行1500h性能稳定。
2.采用乙二醇还原法制备Pt/C电催化剂过程中，炭载体加入顺序对Pt纳米粒子的粒径具有一定影响。先将Pt前体还原成Pt胶后沉降到炭载体上制备的Pt/C电催化剂具有较小的粒径，Pt的利用率以及对氧还原反应(ORR)和甲醇氧化反应的比质量活性明显提高。
3.在NH3气氛下，制备了MoN/C和Mo2N/C两种不同结构的电催化剂，其中MoN/C对ORR活性较高。DFT计算表明，MoN和Mo2N均有利于O2的解离，而前者更符合O2的Griffiths吸附模式，提供了更多的活性位，对ORR的催化活性高于后者，计算结果与实验结果基本一致。
4.以聚吡咯为N和C前体，以硝酸钴为Co前体制备了Co-N/C电催化剂。结果表明，Co/N-C电催化剂对ORR具有良好的催化活性和电化学稳定性。