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尽管直接甲醇燃料电池(DMFC)在理论上具有很高的功率密度和良好的应用前景,但现在其性能与商业化的要求仍有很大差距。“甲醇透过”问题是影响DMFC 阴极性能的主要问题之一。因此研究对氧还原(ORR)高活性且抗甲醇中毒的阴极催化剂对于发展DMFC 具有重要意义。本论文的主要工作内容如下: 通过高温氩弧熔炼的方法制备了Pt1Bi1块状金属间化合物,首次将其运用于直接甲醇燃料电池的阴极材料。在循环伏安测试及旋转圆盘电极测试中,这种催化剂体现出了良好的电催化氧还原的性能,同时具有独特的抗甲醇氧化的性能。论文认为Pt1Bi1金属间化合物的抗甲醇性能可能来源于其NiAs 型层状结构,这种结构中Pt-Pt 键长加大,不利于甲醇的吸附,并且使得CO 以桥式吸附在两个Pt 空位上的吸附构型变得困难。X 射线光电子能谱(XPS)结果表明,Pt1Bi1 材料中Pt 的d 电子空穴增加,可能是导致Pt1Bi1电极表面氧还原电流增大的原因。为了提高铂铋的分散度,降低催化剂负载量,本论文首次采用溶胶法(Sol法)制备了碳载纳米Pt-Bi 金属间化合物催化剂。并通过正交实验确定最佳合成工艺条件。与高温氩弧熔炼法不同的是,采用液相法,反应溶液中不同Pt、Bi原始原子比制备的纳米Pt-Bi 金属间化合物均为Pt1Bi2,该材料也体现出了良好的电催化氧还原性能及独特的抗甲醇氧化性能。论文通过XPS,X 射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),扩展X 射线吸收精细结构特征(EXAFS)以及循环伏安测试(CV),旋转圆盘电极技术(RDE)对这种催化剂进行表征。结果表明:Bi 的加入,同样使得纳米Pt1Bi2金属间化合物中Pt-Pt 键长加大,阻碍甲醇的电氧化;增强O2在催化剂Pt 表面的吸附并减弱O-O 键,提高电催化剂对氧还原反应的催化活性。由于“尺寸效应”,纳米Pt1Bi2 金属间化合物催化剂的颗粒大小也直接影响到其电催化性能,实验证明其优化粒径为4.5nm 左右。