研究表明：目前最有效的甲醇电催化氧化的单一金属催化剂为铂（Pt），对铂基催化剂 的研究也更为详尽[8]。甲醇在铂上的反应主要为：

CH3OH +Pt(s) → Pt-CH2OH + H+ + e- (1-4)

Pt-CH2OH +Pt(s) → Pt2-CHOH + H+ + e- (1-5)

Pt2CHOH + Pt(s) → Pt3-COH + H+ + e- (1-6)

Pt3-COH → Pt-CO+ 2Pt(s) + H+ + e- (1-7)

M(s) + H2O → M-OH+ H+ + e- (1-8)

Pt-CO+ M-OH → PtM + CO2  + H+ + e- (1-9)

在反应温度较低的情况下，甲醇不完全氧化会产生甲醛或甲酸：

Pt-CH2OH → HCHO + Pt(s) + H+ + e- (1-10)

Pt2CHOH + M-OH → Pt2-M(s) + H+ + e- (1-11)

在氧化的过程中，出现一系列中间产物，主要是类 CO 物质，毒化铂表面。它们强烈吸 附于铂上，占据铂表面的活性位，阻止甲醇在铂上的进一步吸附和氧化[9-10]。降低铂的毒化 可提高阳极催化剂的催化活性。

1。2。3 直接甲醇燃料电池现存问题及解决方案

DMFC 核心成本如图 1-3 所示[11]：

图 1-3 直接甲醇燃料电池各部件成本占比

阳极成本占 DMFC 核心成本的很大比例，因此，DMFC 阳极催化剂的研究是提高

DMFC 能量输出效率、降低电池成本的关键问题之一。

目前，直接甲醇燃料电池仍存在以下问题[12-15]：（1）研究表明，金属铂（Pt）对于甲醇 具有超高的催化活性，在众多金属中脱颖而出，远远超过任何一种单一金属，然而，Pt 作为 一种贵金属，其高成本加剧了 DMFC 的商业化的难度。（2）甲醇氧化的动力学反应速率缓 慢，即使在 Pt 存在的情况下，DMFC 阳极催化反应过程中，甲醇氧化速率依旧比较慢。通 常将金属铂进行复合来提高其电催化活性，提高利用率。目前商用的直接甲醇燃料电池多采 用炭黑为载体来提高 Pt 的分散性，但是由于活性炭的微孔性质，催化过程中反应组分难以 充分接触活性位点，再加上其表面积、导电性等需要提高，因而难以充分发挥 Pt 的催化效 果。（3）铂基催化剂容易被甲醇氧化过程中产生的中间产物主要是 CO 类毒化，从而导致催 化活性下降，降低化学稳定性，因而，增强铂基催化剂的抗中毒能力显得尤为重要。

根据美国能源部 2012 的统计报告，PEMFC 催化剂现阶段 Pt 的担载量处于 0。1 - 0。5 mg cm-2，报告称只有 Pt 担载量降低到 0。03 mg cm-2 以下才能实现真正意义上的商用。两种有效 途径被广泛采用降低催化剂成本：（1）降低 Pt 担载量，（2）使用贱金属催化剂。遗憾的 是，现阶段的主要研究工作仍围绕提高铂基催化剂的催化活性与稳定性来开展。提高其性能 主要通过以下三个方面来实现：一、通过改变合成方法，形成稳定存在的粒径更小、活性更 高的铂纳米颗粒。徐[16]等人采用乙二醇回流的方法制备了石墨烯负载铂复合材料，有效提高 了其在 DMFC 中的催化活性。

二、制备合成铂基双金属多金属催化剂，形成合金、核壳、纳米枝晶等多种不同微观形 貌来增强催化剂的活性[13,15]。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

三、将铂纳米颗粒分散在不同的载体上提升其分散性，比如炭黑、碳纤维、碳纳米管、 石墨烯等等。Shukla[17] 等人发现掺杂效应可以提高催化剂对甲醇的催化活性。研究认为氮 掺杂可以将甲醇氧化催化活性提高一个数量级。 量子点改性碳基复合材料的制备及性能研究(4):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_89803.html