在所有燃料电池中,大部分燃料电池的能量密度低。就能量密度而言,除氢气之外,甲醇能量密度相对来说最高。直接甲醇燃料电池（DMFCs）具有高效、低污染、方便、实用等优点,是便携式电子设备和电动汽车的理想动力源。在过去的几十年里,大量的努力致力于促进DMFC的大规模商业化。然而,但仍存在一些尚未解决的障碍,极大地阻碍了它的广泛应用。Pt基催化剂作为常用的阳极催化剂,其主要缺点是容易受到甲醇电催化氧化中间体的毒害,而且铂纳米颗粒在载体上的迁移和团聚也会导致催化剂的耐久性较差。为了克服这些问题,需要引入一些共催化材料来提高Pt催化剂的电催化性能。其中,金属氧化物（MOx）及其之间复合作为杂化载体,因其在提高铂催化剂性能方面的优异性能而得到了广泛的研究。在各种MOx杂化载体中,CeO₂复合材料因CeO₂独特的特性而受到广泛的关注。已有大量研究证明与商业Pt/C催化剂相比,Pt/CeO₂催化剂对醇的电催化氧化性能有显著改善。沉积在CeO₂载体上的铂催化剂,由于CeO₂的锚定作用,不仅具有较高的分散性,而且由于铂表面容易释放出中毒中间体,具有良好的甲醇电氧化性能。但纯CeO₂中氧空位的浓度较低,限制了其对甲醇电氧化协同催化作用。其他金属氧化物的加入可以通过双官能团机制和协同作用促进Pt催化剂对甲醇电催化氧化的催化活性和稳定性。掺杂适当的掺杂剂可以有效提高CeO₂中氧空位的浓度。掺杂后CeO₂具有较多氧空位,在许多催化反应中表现出较好的催化/共催化性能和较高的稳定性。我们使用Cu作为掺杂剂,Cu与CeO₂的复合可以协同提高体系的催化性能。Cu²⁺与CeO₂接触,通过Ce⁴⁺/Ce³⁺氧化还原过程,促进Cu⁺的形成,将电子转移到Cu²⁺形成Cu⁺。这增强了CO‐ads吸附,导致了与Cu²⁺掺杂时的优异催化活性,由于Cu²⁺均匀地结合到CeO₂晶格中,显著改善了催化作用。铜离子从CeO₂晶体中迁移出来,聚集在CeO₂表面,配位环境较低,提高了Ce⁴⁺/Ce³⁺的还原性。有利于提高催化剂的催化性能。使用Sn作为掺杂剂,以最大限度地提高CeO₂对甲醇电催化氧化的协同催化作用。首先,Sn的氧化还原行为（Sn4⁺/Sn2⁺）可以改善CeO₂的OSC,有利于甲醇电催化氧化反应中间体CO的氧化。其次,在CeO₂晶格中添加Sn可以增加复合材料的比表面积,有利于Pt更好的分散和锚定,提高催化剂的耐久性。最后,Sn可以改善CeO₂的电性能,有利于提高催化剂的电催化活性。基于以上分析,本文合成了一系列二价金属掺杂二氧化铈纳米纤维（NFs）载Pt催化剂,研究其对甲醇的电催化性能。主要研究内容如下:第一部分:Cu掺杂Pt/CeO₂催化剂对甲醇催化氧化性能的影响。Pt/CeO₂和一系列Pt/CuO-CeO₂(Pt/Cu_x-Ce_1-x)催化剂通过静电纺丝法结合浸渍还原法制备。采用X射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜（TEM）,X射线能谱分析（EDS）来表征Cu_x-Ce_1-x NFs和Pt/Cu_x-Ce_1-x催化剂的结构和组成。Pt/CeO₂和Pt/Cu_x-Ce_1-x催化剂中Pt的含量均约为10 wt.%。研究发现Cu_x-Ce_1-xNFs上的Pt纳米粒子平均粒径明显小于在纯CeO₂ NFs上的Pt粒径。SEM结果表明煅烧后纤维直径明显变小,通过TEM图可知,相比于CeO₂ NFs上的Pt纳米粒子,Cu_x-Ce_1-x NFs上的分布更均匀。进一步表明了Cu_x-Ce_1-x NFs更有利于Pt纳米粒子的分散和沉积。催化剂对甲醇氧化反应的催化性能通过循环伏安法（CV）、CO溶出伏安法和计时电流法（CA）评价。电化学测试结果表明,随着Cu掺杂量的增加,Pt/Cu_x-Ce_1-x对甲醇的催化活性逐渐增强,Pt/Cu_0.3-Ce_0.7具有最大的催化活性。而且,相比于商业Pt/C和Pt/CeO₂催化剂,Pt/Cu_x-Ce_1-x催化剂的催化活性,抗中毒能力和稳定性都明显改善。实验结果表明Cu的掺杂是一种有效提高Pt/CeO₂催化性能的方法。第二部分:Sn掺杂Pt/CeO₂催化剂对甲醇催化氧化性能的影响。采用静电纺丝法制备了不同Sn/Ce原子比的SnO₂-CeO₂(Sn_x-Ce_1-x)NFs,并结合浸渍还原法制备了其载Pt催化剂。Pt/Sn_x-Ce_1-x催化剂中Pt的含量约为20 wt.%。通过XRD、SEM|、TEM和EDS测试手段对Pt/SnO₂-CeO₂(Pt/Sn_x-Ce_1-x)的晶相、微观结构和化学组成进行表征。相比于CeO₂ NFs上的Pt,Sn_x-Ce_1-x NFs上的Pt晶格收缩,晶胞参数和晶面间距均变小。通过Jade软件计算而Pt/Sn_0.3-Ce_0.7中Pt的晶格参数为0.3772 nm,小于Pt/CeO₂催化剂中Pt的晶格参数（0.3995 nm）。晶格参数的降低表明了Pt与复合金属氧化物之间存在相互作用。Pt与Sn_0.3-Ce_0.7 NFs载体有最强的相互作用,NFs上Pt粒径顺序为:Sn_0.3-Ce_0.7NFs>Sn_0.5-Ce_0.5 NFs>Sn_0.2-Ce_0.8 NFs>Sn_0.1-Ce_0.9 NFs。SEM结果表明煅烧后纤维变得不连续,变形并且表面变得粗糙,通过TEM图可知,相比于CeO₂ NFs上的Pt纳米粒子,Cu_x-Ce_1-x NFs上的分布更均匀。Pt粒径与载体NFs的组成密切相关,相比于单独的金属氧化物,复合氧化物NFs更容易形成小粒径的Pt。通过CV、CO溶出伏安法和CA评价Pt/Sn_x-Ce_1-x对甲醇的催化性能,研究发现相比于Pt/CeO₂催化剂,Pt/Sn_x-Ce_1-x催化剂的催化活性,抗中毒能力和稳定性都显著提高,其中Pt/Sn_0.3-Ce_0.7催化剂对甲醇表现出最好的催化活性,抗中毒能力和稳定性。综上,通过引入CuO、SnO₂等与CeO₂复合作为共催化材料显著提高Pt催化剂的电催化性能,减弱了中间体CO的毒害作用,与商业Pt/C催化剂和Pt/CeO₂催化剂相比,Pt/CuO-CeO₂催化剂和Pt/SnO₂-CeO₂催化剂对醇的电催化氧化性能有显著改善。实验结果表明Cu和Sn的掺杂是一种有效提高Pt/CeO₂催化性能的方法。