燃料电池具有能量转化效率高和环境友好等优点,具有极其广泛的应用。以甲醇作为燃料的直接甲醇燃料电池(DMFCs)依然存在以下一些问题：甲醇通过Nafion膜的渗透率较高；甲醇电催化氧化的中间产物容易使贵金属催化剂中毒,使其对甲醇氧化的电催化性能显著降低；同时甲醇是一种易燃和有毒的液体。以甲酸替代甲醇作为燃料可以克服上述缺点。甲酸通过Nafion膜的渗透率低,金属Pd催化剂对甲酸氧化具有较高的电催化活性,可以使甲酸直接氧化成CO2和水,同时甲酸是一种无毒和不易燃液体。因此,近年来直接甲酸燃料电池(DFAFCs)的研究引起了广泛的关注。众所周知催化剂的组成、粒径、形貌等因素对其催化性能影响很大,所以制备粒径适宜和分布均匀的Pd及Pd合金纳米粒子催化剂对制备具有对甲酸氧化高电催化性能的催化剂具有重要意义。 本论文合成了碳负载的Pd和Pd-Pt合金纳米催化剂,用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和电子散射能谱(EDX)等对催化剂的微观结构、形貌和组成进行了表征,用电化学方法研究和比较了催化剂对甲酸氧化的电催化性能。主要取得以下方面的具有创新性的研究成果： 通过金属置换法制备了中空Pd/C催化剂,作为比较用硼氢化钠为还原剂制备了实心的Pd/C催化剂,用XRD,TEM和EDX对催化剂微观形貌和结构进行了表征。结果显示中空Pd纳米球的平均直径为27.2nm,构成纳米球的Pd粒径为4.2 nm,电化学活性表面积为116 m2·g-1,远远高于实心的Pd/C催化剂。电化学测试结果显示中空Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性显著高于实心Pd/C催化剂的,同时中空Pd/C催化剂催化活性的稳定性也优于实心Pd/C催化剂的。 通过硼氢化钠还原的方法,制备了不同Pd和Pt原子比例的碳负载Pd-Pt合金催化剂,用XRD,TEM和EDX对催化剂微观形貌和结构进行了表征,并考察了催化剂合金的比例对催化剂电催化活性的影响。表征结果显示Pd-Pt合金纳米粒子具有细小的粒径,并均匀分散在碳载体上。电化学测试结果显示当Pd和Pt原子比例为1:1时,碳载PdPt合金催化剂对甲酸氧化具有较高的电催化活性和较好的催化性能的稳定性。用金属置换法制备了碳载中空Pd-Pt合金催化剂,并对其微观形貌和结构进行了表征,结果显示Pd-Pt合金为具有中空球形的纳米结构,中空球的直径随着Pt含量的增加而减小。电化学测试结果表明中空Pd-Pt/C合金催化剂对甲酸的氧化的电催化性能显著高于中空Pt/C催化剂的,其中中空PdlPt2/C合金催化剂比其它比例的Pd-Pt合金催化剂具有更好的催化性能。与实心的Pd-Pt/C合金催化剂相比,中空结构Pd-Pt/C合金催化剂具有更好的电催化性能。