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质子交换膜燃料电池具有高能量密度，低工作温度和低环境影响等特点，这使其成为用于电力应用的最有前途的技术。作为其中的关键成分，Pt基催化剂目前被公认为阳极和阴极反应的主流的电催化剂仍在广泛研究中，尽管已经展现出优越的性能，但是Pt的资源匮乏和高成本阻碍了Pt基催化剂的大规模商业化应用。因此，为了加速其商业化的脚步和促进相关行业的可持续性发展，提高贵金属的利用率、降低生产成本以及制备具有优越的电催化活性的Pt基催化剂是目前质子交换膜燃料电池电催化剂的主要研究方向。因此，本文主要做了以下两个工作：
①将贵金属分散成超小的形式是提高其使用率和催化活性的有效策略。然而，在金属表面自由能降低的驱动下，具有超小尺寸的贵金属催化剂在高温下容易发生奥斯瓦尔德成熟而烧结成团聚的颗粒。在此，本文研究了高温条件下随着温度的变化所发生的反奥斯瓦尔德成熟的过程。通过熔融盐辅助法制备了Pt/C@PDA-Fe3+@LiCl+KCl复合物催化剂，发现在Fe及熔融盐的辅助下，在400℃时Pt便开始了从纳米颗粒向单原子的转变,而随着温度逐渐增加到700℃，由于Pt原子的扩散迁移，其又以PtFe合金形式团聚成纳米颗粒。球差校正扫描电镜和X射线吸收精细结构测试证实了在Fe及熔融盐的辅助下，从400℃起Pt便开始发生了反奥斯瓦尔德熟化，由纳米颗粒转变为单原子，大幅逆转了Pt纳米颗粒的烧结。
②在上个研究的基础上，利用高温和SiO2的限域作用调控甲醇氧化反应活性和抗CO中毒性能。通过简单的热驱动界面扩散合金化方法以及利用SiO2的限域作用并添加多种元素制备了具有增强的甲醇氧化反应活性和抗CO中毒能力的Pt3CoRu/C@NC纳米颗粒。研究发现，Pt3CoRu/C@NC催化剂的质量活性(0.97mA/mgPt)是商业Pt/C催化剂（0.23mA/mgPt）的4.2倍。此外，Pt3CoRu/C@NC催化剂的CO氧化起始电位远低于商业Pt/C催化剂（0.35V vs.0.82V），这直接表明该催化剂抗CO中毒能力的提高。Pt3CoRu/C@NC催化剂的甲醇氧化反应活性和抗中毒能力的提高主要归因于Ru（作为水活化剂）和Co（作为电子改性剂）的协同作用。这项工作不仅为提高甲醇氧化反应电催化剂的活性和抗CO中毒能力提供方法，而且为开发均一的三元合金催化剂提供了一种简单、经济的合金化方法。
①将贵金属分散成超小的形式是提高其使用率和催化活性的有效策略。然而，在金属表面自由能降低的驱动下，具有超小尺寸的贵金属催化剂在高温下容易发生奥斯瓦尔德成熟而烧结成团聚的颗粒。在此，本文研究了高温条件下随着温度的变化所发生的反奥斯瓦尔德成熟的过程。通过熔融盐辅助法制备了Pt/C@PDA-Fe3+@LiCl+KCl复合物催化剂，发现在Fe及熔融盐的辅助下，在400℃时Pt便开始了从纳米颗粒向单原子的转变,而随着温度逐渐增加到700℃，由于Pt原子的扩散迁移，其又以PtFe合金形式团聚成纳米颗粒。球差校正扫描电镜和X射线吸收精细结构测试证实了在Fe及熔融盐的辅助下，从400℃起Pt便开始发生了反奥斯瓦尔德熟化，由纳米颗粒转变为单原子，大幅逆转了Pt纳米颗粒的烧结。
②在上个研究的基础上，利用高温和SiO2的限域作用调控甲醇氧化反应活性和抗CO中毒性能。通过简单的热驱动界面扩散合金化方法以及利用SiO2的限域作用并添加多种元素制备了具有增强的甲醇氧化反应活性和抗CO中毒能力的Pt3CoRu/C@NC纳米颗粒。研究发现，Pt3CoRu/C@NC催化剂的质量活性(0.97mA/mgPt)是商业Pt/C催化剂（0.23mA/mgPt）的4.2倍。此外，Pt3CoRu/C@NC催化剂的CO氧化起始电位远低于商业Pt/C催化剂（0.35V vs.0.82V），这直接表明该催化剂抗CO中毒能力的提高。Pt3CoRu/C@NC催化剂的甲醇氧化反应活性和抗中毒能力的提高主要归因于Ru（作为水活化剂）和Co（作为电子改性剂）的协同作用。这项工作不仅为提高甲醇氧化反应电催化剂的活性和抗CO中毒能力提供方法，而且为开发均一的三元合金催化剂提供了一种简单、经济的合金化方法。