低温燃料电池合金催化剂研究进展

符 蓉，郑俊生， 张元鲲，王喜照，马建新

(1.同济大学新能源汽车工程中心，上海201804；2.华东理工大学资源与环境工程学院，上海200237；3.同济大学汽车学院，上海201804；4.上海燃料电池动力系统有限公司，上海201804)

燃料电池是将化学能直接转化为电能的装置。在各种燃料电池中，低温燃料电池，如聚合物电解质燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池 (DMFC)，以其启动快，工作温度较低(60～100℃)，成为便捷式动力等交通行业应用有竞争力的动力系统。迄今为止，低温燃料电池有效电催化剂的活性组分仍以铂为主。20世纪60年代，美国通用电气公司以铂为PEMFC电催化剂，Pt用量约为10.0 mg/cm2。20世纪90年代以来，加拿大Ballard公司以Pt/C作为电催化剂，电催化剂中Pt载量降低到0.7～1.0 mg/cm2。目前，已经出现了膜电极电催化剂中Pt载量为0.05～0.2 mg/cm2的报道。但铂价格昂贵，资源匮乏，造成PEMFC和DMFC成本提高，限制了应用。因此，降低贵金属催化剂用量，寻求更为廉价的催化剂，同时提高电极催化剂性能成为催化剂研究的主要目标之一。

降低Pt负载量主要可以通过催化剂载体的改进，制备方法的优化以及Pt的合金化三种途径达到。Pt-M合金催化剂已经有20多年的研究历史，对于Pt系催化剂，通过其它元素的添加一方面可以降低了成本，同时可提高催化活性。目前，该领域也取得了一些较为满意的研究成果。本文主要对合金催化剂制备技术的研究进展进行总结，并介绍了制备条件对催化剂性能的影响。

1 合金催化剂作用机理

研究发现，通过添加第二元素，Pt/C催化剂的氧电化学还原反应（Oxygen reduction reaction，ORR）的交换电流密度有数量级的提高，从而增强了氧化还原反应活性。同时，某些第二元素作为阳极催化剂还可以有效防止CO毒化。

1.1 Pt-M合金催化剂抗CO作用机理

对于PEMFC，目前主要的原料为氢气。然而在氢气制备过程中，通常会还有痕量的CO存在，这些CO会对铂催化剂有强烈的毒化作用。同时，DMFC也会产生一些C=O中间体和中间产物，造成催化剂的失活。

研究发现通过添加合金元素，可以增加Pt原子的d空位，从而提高了对CO的氧化作用。目前研究最多的抗CO合金元素是Ru、Sn、Au、W和Pd等。其中PtRu/C催化剂具有较高的活性和稳定性，它可以在低电位下氧化CO。其催化原理目前有两种观点：一种是双功能(Bi-function)机理，含氧物在低电位吸附在Ru的表面，然后与邻近吸附在Pt上反应，将CO进一步氧化成CO2，Pt的催化活性中心得以空出，从而提高催化剂的抗CO能力；其二认为，Ru进入了Pt的晶格使CO在合金表面的吸附状态改变，减弱了吸附键键强，从而活化CO以易于被氧化。

1.2 Pt-M合金催化剂促进ORR作用机理

燃料电池阴极催化剂主要是Pt/C催化剂，由于氧还原的动力学过程非常缓慢，即使是在活性最高的Pt表面，也存在200 mV左右开路极化(在开电路的情况下)[1]。Pt催化剂的合金化会在一定程度上提高氧还原反应速度，降低动力学电压损失，国内外学者在这方面做了较多研究。

目前阴极合金第二元素研究较成熟的主要有Fe、Co、Ni、Cu和Cr等。主要作用机理有几种：（1）结构或几何效应，由于Pt与非贵金属合金化，使晶格发生收缩，Pt原子结构发生改变，原子间距更有利于氧气的吸附、解离，从而提高了Pt-M电催化剂的活性；（2）电子效应，合金化过程使表层Pt原子d空穴增加，产生了Pt原子或相邻Pt原子dxz或dyz轨道与吸附的O2分子π轨道的作用，降低了O-O键的键能，使其更容易断裂，并和H+形成O-H键，促进ORR反应；（3）雷尼效应，即表面粗糙效应，合金催化剂中第二元素的溶解使催化剂表面变得粗糙，增加了Pt的有效表面积，从而提高催化剂活性[2]。

2 合金催化剂制备方法

Pt-M合金催化剂研究从20世纪80年代开始，常用制备方法可归纳为物理法和化学法。物理法主要有真空溅射法、等离子喷涂和高温球磨法[3]等。常用化学法主要有沉积-还原热处理法、微乳-还原热处理法和微波法等。

2.1 沉积-还原热处理法

沉积-还原热处理法主要分为两步。第一步还原沉积，第二步还原热处理。第一步主要分两种途径：通过有机溶液还原法、胶体法和醇还原法等方法将Pt和合金元素的前驱体同时还原并沉积在载体上；直接将合金元素，如Fe的前驱体掺杂在Pt/C催化剂中，充分混合，还原。第二步是在还原气氛下高温热处理，使催化剂具有更高的合金化程度，从而提高活性和稳定性。

Wang[4]等将Pt(acac)2溶于一定比例的苯乙醚、油胺、1-金刚烷甲酸等有机物的混合物，在200℃Ar气氛下加入Co2(CO)8的二氯苯溶液，加热至260℃并保温30 min。待降到室温，再加入异丙醇和乙醇，离心将所得组分分散在己烷中，最后经过500℃热处理制得Pt3Co纳米粒子以提高合金化程度。研究发现，所制备的催化剂粒径为4.5 nm以下。

美国休斯顿大学的Neyerlin等[5]用液相化学静置法先制备出Pt-Cu混合纳米颗粒。具体过程如下，首先将Cu(NO3)2或Co(NO3)2溶于质量分数28.1%Pt的Pt/C催化剂溶液中，超声充分混合，液氮冷却干燥后，放入管式炉中。分别经过600、800℃和950℃高温还原热处理7 h，制备出了Pt25Cu75/C和Pt20Cu20Co60/C合金催化剂。通过耐久性测试，催化剂电化学比表面积损失都有所增加，但Pt25Cu75和Pt20Cu20Co60比Pt/C电化学反应速度有所增强。更重要的是，这项研究证明了Pt25Cu75催化剂在经过30000次循环电压膜电极表征下的活性基本不变，也就是说，合金化后稳定性显著增加。

Salgado 等[6]首先用蚁酸 [Co(OH)2·6 H2O]还原 H2PtCl6·6 H2O，再通过500℃和900℃高温热处理制备了Pt70Co30/C合金催化剂。结果发现合金化过程会造成粒径长大，总活性有略微下降。

张萍[7]等通过液相胶体均相沉淀-高温还原两段反应方法制备了碳载Pt2Fe/C合金催化剂，比较了3种不同Fe含量催化剂的电催化性能。他们首先用亚硫酸氢钠-H2O2法制得的PtO2胶体沉淀，然后用这种胶体沉淀与经超声分散的活性炭及铁溶胶混合，在回流反应器中搅拌加热充分反应完全，过滤洗涤烘干。之后，移入管式还原炉中，在氩气稀释的氢气中于不同温度下还原热处理6 h，制得碳载铂铁合金催化剂。采用X射线衍射光谱法(XRD)和X射线光电子光谱法(XPS)研究了Fe掺杂对Pt/C催化剂晶体结构及表面元素存在形态的影响。发现Pt2Fe/C催化剂比Pt/C催化剂有更小的晶格参数，其中Fe元素可能的存在形态为与铂结合的合金态，但不排除表面存在部分氧化态。Pt与Fe摩尔比为1∶1时电极催化效果较好，但大电流密度放电时电池电压下降比Pt/C催化剂电极的快，这说明Fe的加入能提高催化剂的电催化性能，但阴极表面氧原子浓度较大时，Fe可能发生氧化而使得催化剂稳定性受到影响。

2.2 微乳-还原热处理法

微乳法是一种比较传统的制备Pt/C催化剂的方法，实验装置简单，操作容易，并且可以控制合成颗粒的大小，制备出的颗粒粒径小，分布窄，还可以选择不同的表面活性剂对粒子表面进行改性，使其具有更优异的性能[8]。微乳法制备Pt-M/C合金催化剂首先是将有机溶剂和水在表面活性剂作用下形成热力学稳定和各向同性的透明分散体系，再将金属前驱体盐溶液加入微乳剂中，并通过还原剂还原形成粒径大小约为1～10 nm的活性纳米粒子。最后对微乳法制备的催化剂活性组分进行还原热处理，得到Pt-M/C合金催化剂。

Malheiro等[9]使用微乳液-高温热处理法制备了Pt-Fe/C催化剂。他们使用二辛醚，1-2六癸二醇为表面活性剂，油酸和油胺为稳定剂，Fe(acac)2和Pt(acac)2为前驱体，分别于100℃和298℃回流反应。制备出来的活性组分经过滤干燥后，在己烷介质中和碳粉混合，最后于550℃下热处理，发现其粒径只有2.2 nm左右，ORR活性高于Pt/C催化剂。

Kazuki[10]等首先将Pt(acac)2和M(acac)2溶于1,2-十六烷二醇(260 mg)和二苯基乙醚 (12.5 mL)，再在 110℃加热20 min，然后加入一定量的表面活性剂，通过改变Pt前驱体和表面活性剂(油酸油胺)比例来控制合金粒径的大小和合金元素的组成，再加入一定量的碳粉，升温至220℃并保持30 min。之后逐滴加入LiBEt3H(1.0 mL)，再在270℃温度下回流加热30 min。最后，经过400℃还原热处理4 h，得到颗粒直径在2.0～4.5 nm范围的Pt2Ru3/C、Pt3Co/C催化剂。他们发现，金属粒径随Pt前驱体与表面活性剂比例的增大而增大。

Xiong等用微乳法制备了Pt-M/C(M=Fe和Co)催化剂。他们先用二乙基己基磺化琥珀酸钠(AOT)作为表面活性剂，庚烷为油相，同时加入H2PtCl6和Fe(NO3)3或Co(NO3)2盐溶液和去离子水混合为第一种微乳，搅拌2 h。另外用硼氢化钠、AOT、去离子水和庚烷的混合液作为微乳剂，搅拌2 h。两种微乳剂中水和AOT的比例都是8∶1，两种微乳溶液各超声15 min后混合搅拌2 h，加入碳粉，铂碳比为20∶80，混合搅拌，过滤洗涤，真空干燥。发现经过200℃还原处理后，Pt-Fe/C活性较好，整体都优于900℃氢气还原制备的催化剂。

2.3 微波法

目前，Pt-M合金催化剂的制备方法很多，但是多数只是在实验室阶段实现，制备量小，周期长。能快速、高质量、规模化制备催化剂是人们所追求的。微波法在其快速性、方便性、经济性、设备简易性等方面与其他方法相比具有突出的优势，是一种快速高效制备高性能催化剂的方法。但目前多数微波法制备的二元或三元催化剂仅限于得到纳米活性组分，合金化程度较高的合金催化剂还较少，仍在继续研究中。

杨书廷[11]等采用微波辅助的多元醇还原法以乙二醇为反应介质、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂、水合肼为还原剂，制备出了AB5型La-Ni-Pt纳米合金催化剂，然后采用微波(2450 MHz，1000 W) 分别加热 60、120、180 s以对样品进行合金化处理。利用XRD、透射电子显微镜法(TEM)、扫描电子显微镜法(SEM)等表征方法研究了其对样品的晶相结构和微观形貌的影响。结果表明，与传统的高温固相热处理相比，液相微波热处理能在较低的温度400～600℃和较短的时间120 s使样品合金化，同时并没有引起样品晶粒和颗粒的明显长大。他们将微波热处理过的样品和未经微波热处理过的样品作为PEMFC阳极催化材料，测试结果表明了经过微波热处理的样品其电催化性能得到较大的提高。

陈卫祥等利用微波法制备了PtRu/C催化剂，制备过程很简单。首先在含有25.0 mL乙二醇的烧杯中加入1.0 mL的0.05 mol/LH2PtC16溶液和 1.0 mL的0.05 mol/L RuCl3水溶液，0.5 mL的0.40 mol/L KOH和0.040g的XC-72碳粉。混合均匀后，将浆液放入微波炉中心位置，利用微波加热50 s。通过能量散射X射线谱(EDX)测试得出，微波合成的PtRu/C纳米催化剂中的PtRu合金的质量分数为26.4%。XRD结果证明微波合成的PtRu合金也是面心立方(FCC)结构，颗粒直径在3～5 nm，具有较好的甲醇氧化性能。

赵杰[12]等人用微波辅助乙二醇还原法制备了PtRu/C和PtNi/C催化剂。他们将混合液超声混合均匀后，置于微波炉中在回流条件下加热7 min，过滤干燥得到催化剂中Pt的质量分数均为20%的催化剂，Pt/Ru或Pt/Ni的原子比为1∶1。在催化剂中PtRu和PtNi合金纳米粒子的平均粒径分别为2.7 nm和3.0 nm，粒径均匀，并高度均匀地分散在碳载体上。电化学测试结果表明，与Pt/C催化剂相比，PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇的电化学氧化具有更低的起始电位和更稳定的极化电流，说明PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇氧化具有更稳定的电催化性能和更好的抗CO中毒性能。

2.4 其他方法

在上述的制备方法基础上，近年来还出现了一些新方法和新技术。这些方法或是使制备过程变得简单易控，或是改善了合金催化剂的形貌特征，从而利于提高电催化活性和稳定性。比如，Moreno[13]等用尿素燃烧法制备了60Pt-30Ru-10Co(mol%)无载体三合金催化剂，尿素CO(NH2)2为燃料，NH4NO3作为辅助氧化剂，在100～150℃加热至起泡，再升至300℃，至有火焰产生持续55 s，最后用63 μm筛出所需的粉末。通过PEMFC阳极测试其能量密度稳定值为260 mW/cm2。

Sakae[14]用硅覆盖沉积法制备了Pt-Co/C催化剂，有效防止了高温处理时粒子烧结，使合金程度提高，粒径减小，活性提高并有较好的耐久性。他们首先将碳粉加入乙二醇中，再加入一定量的H2PtCl6和CoCl2，然后用NaOH调节pH值至13，在443 K下回流4 h，过滤后于400℃氢气氛中还原2 h，然后通过水解3-氨丙基-3乙氧基硅烷(APTES)和4乙氧基硅烷(TEOS)将硅沉积在Pt-Co/C催化剂上，最后依次用氢气氩气高温还原形成合金SiO2/Pt-Co/CB。Peter[15]等用表面去贱金属法对Pt-Cu合金进行了研究，他们用液相化学静置法制备Pt-Cu前体，冷却干燥，并分别于850、900℃热处理，得到三种比例的Pt-Cu合金(Pt25Cu75,Pt50Cu50和Pt75Cu25)，最后通过电化学去除表面Cu，得到表面去合金化的无载Pt-Cu合金催化剂。这种催化剂活性大大增强。他们做出了以下几点总结：合金的形成改变了Pt-Pt键结构，增强了氧的脱附；解释了晶格应力对该模型催化剂活性的控制机理；富铂外壳有较强应力，并使反应产物容易脱附。

除了化学方法，还有一些改进的制备合金催化剂的物理方法，Sadesh等[16]多层Pt溅射沉积法制备了PEMFC阳极超低Pt载量(0.05 mg/cm2)催化剂，将Pt和碳纳米管Nafion浆液直接交替喷涂于气体扩散层。这种方法使Pt纳米颗粒增加，且形成了多孔结构，和单层Pt沉积相比，活性提高。他们还研究出了最佳条件是3层Pt沉积于质量分数为29%Nafion含量的扩散层，和标准的相比较低。Denis[3]等还通过高能球磨法制备了无载体，不同比例的Pt-Ru合金PEMFCs和DMFCs催化剂。

3 影响合金催化剂活性的因素

合金催化剂的制备方法多样，影响催化剂性能的因素也较多。从活性金属选择上主要有合金元素的选择，金属前驱体的选择等；制备过程的影响因素主要有金属元素组成，热处理温度及时间和pH值等。各影响因素与具体试验方法的条件和工艺都密切相关，因此，关于各因素对催化剂性能的影响还未形成较一致的看法。

3.1 合金元素

通过第二原子几何效应和形态学原理使Pt原子结构发生变化，以提高Pt/C催化剂的催化活性，既可降低Pt载量，又可提高催化剂活性和稳定性，因此合金元素的选择是合金催化剂制备的一个重要的因素。目前研究的阳极合金的元素主要是Ru、Sn和Au等。而在阴极应用上，主要是对Fe、Co、Ni和Cu等非贵金属的研究。

赵杰[12]等人用微波辅助乙二醇还原法制备了PtRu/C和PtNi/C催化剂。循环伏安和恒电位极化计时电流测试结果表明，PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇电化学氧化具有更低的起始电位和更稳定的极化电流。Ru或Ni与Pt原子之间的协同作用的双功能机理，使合成的PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇氧化具有了较低的起始电位和更高的电催化活性。合金催化剂中的Ru和Ni可以在较低的电位下与其表面吸附水形成含氧物种，使Pt表面吸附的CO等中间物氧化为CO2，避免了催化剂的CO中毒。催化剂对甲醇氧化的电催化活性高低及其稳定性高低的顺序为PtRu/C＞PtNi/C＞Pt/C。Wang[17]等采用胶体还原法制备了两种PtAu/CNT催化剂，一种是将H2PtC16和HAuCl4分别制备成胶体，另一种是先将两种前驱体混合制备成胶体。和同方法制得的25%Pt载量的催化剂相比，Au的存在增加了催化剂在甲醇中的耐久性，且Pt-Au/CNT催化剂具有较高的活性。魏子栋等人通过对PtRu、PtSn、PtRuSn三种合金对阳极催化性能的研究，发现Ru是比Sn更有效的甲醇氧化助催化剂。PtRuSn结合了PtRu和PtSn的优点，有比PtSn更好的催化活性。

Hsieh[18]等研究了碳纳米管载Pt基双金属的电化学活性。他们先将Pt负载于碳纳米管，经过氢还原处理后，加入相应的金属硝酸盐和溶剂回流，再进行热处理，得到Pt-M/CNTs。Pt-M的电化学比表面积显著增加。发明发现，催化剂的活性顺序如下：Pt-Co(85.1%)＞Pt-Ni(80.4%)＞Pt-Fe(76.2%)＞ Pt(26.3%)。

Peter等[19]在制备了PtCu3合金催化剂后，考虑到过渡金属Cu容易从催化剂上溶解，他和Mania等又选择了第三金属，研究PtM3(M=Cu,Co,Ni)双合金和PtNi3M(M=Cu,Co,Fe,Cr)三合金催化剂的性能。发现，含Co的合金催化剂去合金化过程很容易，它和Cu有类似的几何机理和化学吸附作用，形成表面富Pt的催化剂，但Ni并没有这种特性，相对不容易去除。经单电池测试，去合金的Pt-Cu/C，Pt-Co/C催化剂ORR比去合金前提高了3倍，而Pt-Ni接近3倍。利用Ni的稳定性和Cu、Co的易去合金化特性的协同作用，他们又制备了PtNi3M(M=Co、Cu、Fe、Cr)三金属催化剂。除了M为Fe的催化剂以外，其他几种活性都比PtNi3要高。

3.2 金属前驱体

目前制备合金催化剂常用H2PtCl6作为Pt前驱体，但也有使用其它前驱体的报道，如PtCl3和Pt(acac)2等。采用微乳法制备催化剂时，多选用有机酸盐，如Pt(acac)2等。而在离子交换法制备催化剂时，则常选用Pt(NH3)4Cl2，通过Pt(NH3)42-和酸处理过的碳粉碳单体的酸性官能团的H+交换，再经过过滤洗涤，干燥，并于180℃氢气下还原4 h，这种方法制备出的催化剂粒径很小，在0.75～1.70 nm之间。

合金元素的前驱体最常用的是金属硝酸盐、金属氯化物和氢氧化物等。一些贵金属如Au、Ru等通常选择H2MCl6。和Pt类似，在用微乳法胶体法制备时，也有文章选用有机酸盐。前面提到的尿素燃烧法[14]制备的无载体合金催化剂就选用了CH3-CO-CH=C(O-)CH3)2Pt，(CH3-CO-CH=C(O-)CH3)3Ru 为前驱体。

3.3 Pt-M原子比例

原子组成对合金催化剂活性影响已经有不少学者作了研究。对不同金属，最优原子比例存在着一定的差异；同一合金元素，不同制备方法也会得出不同结论。Li[20]等用乙二醇还原-热处理法制备了不同比例的PtFe/C合金。XRD结果表明：PtFe合金使晶粒变小，合金度更高，且铁的加入有利于防止Pt团聚；Pt∶Fe比为1.2∶1时，活性最高。Wells[21]系统研究了Cr合金组分含量对催化剂的影响，他们通过表面控制方法制备了不同确定组成的Pt-Cr催化剂，并通过氢气热处理形成合金。结果发现，原子比为3∶1的Pt3Cr合金相有最好的氧化还原反应促进作用，是20%Pt/C催化剂活性的2～3.5倍。

Fatih等[22]研究了不同原子比的Pt-Ru/C催化剂的性能。经过甲醇燃料电池测试，他们发现Pt/Ru比为0.8的催化剂活性是商用催化剂的6倍。Wang[23]等人用一步还原法研究了不同原子比例的Pd-Pt/C催化剂在DMFC中的性能，发现Pd3Pt1/C有较好的氧化还原活性，并且比商用Pt/C催化剂有更好的抗甲醇氧化性。

3.4 热处理温度

很多报道已经证明合金元素的添加对催化剂活性有促进作用，但是添加元素只有进入Pt原子结构中才能更好的发挥作用。王彦恩，唐亚文[24]等研究了添加Fe元素后催化剂的结构，并对各种状态对催化剂的影响做出总结。结果表明，只有与Pt形成合金的Fe能提高Pt对氧还原的电催化活性，而非合金化的Fe对Pt催化剂对氧还原的电催化活性基本没有影响。为了进行合金化，并且保证催化剂具有较好的稳定性和耐久性，热处理过程极为重要。温度太高容易发生Pt原子团聚，催化剂粒径增大，活性面积降低，从而降低了催化剂活性。而温度太低合金程度又不够高，不能使合金元素充分进入Pt晶格，非合金态的金属的存在还会影响催化剂活性，并且合金成分很容易发生溶解脱落，这又会影响稳定性和耐久性，寻找最佳的热处理温度也是目前研究的一个重点。

Wang[4]等用有机溶剂热法制备了单分散的Pt3Co催化剂，对制备的催化剂进行了热处理温度对催化剂影响的研究，从300～800℃的结果表明，400℃以下对形态学和粒子分布没有太大影响，粒子烧结发生在500℃以上。通过Monte Carlo模拟原理协同机理，说明了热处理温度对粒子表面分散度，隔离和吸收催化有直接的影响。通过催化剂活性测试结果发现，粒径为4.5 nm以下，500℃氢还原热处理温度下的催化剂有最大的活性。

Li等制备了PtFe/C催化剂，他们在300℃氢气氛对催化剂进行热处理，并和900℃热处理的催化剂进行了比较。XRD、TEM、CV测试结果表明，Pt-Fe/C300合金程度没有Pt-Fe/C900高，但是在未经热处理的Pt-Fe/C和这两个温度处理后的三种催化剂比较，Pt-Fe/C300有着最大的总活性和比活度，且Pt利用率达到76%。

3.5 pH值

合金催化剂的目前基本上是在碱性环境下经过还原反应得到。一般用NaOH，KOH或NH4OH来调节pH值。目前最广泛使用的乙二醇还原工艺的pH值为11左右，当然，也不同的研究结果。梁营，廖代伟[25]等就以微波协助乙二醇工艺合成了碳负载不同粒径大小的Pt-Ru/C纳米催化剂，主要考察了溶液pH值对PtRu粒子大小的影响。TEM结果显示随着溶液pH值的增加，PtRu粒径从3.5 nm减小到1.5 nm。当溶液pH值达到11时，由于金属粒子被保护，合成的催化剂中金属载量明显减少。溶液pH值在9.0左右合成的PtRu/C催化剂具有适宜粒径(2.4 nm)和均匀分布的金属颗粒，具有最好的甲醇电氧化活性。

Xu等[26]采用二甲基甲酰胺(DMF)辅助还原法制备了不同组成的Pt-Au/C催化剂，NaOH分别调节pH值为12、13、14。通过测试，pH值为13时对甲醇的氧化活性较低，但是对氧还原活性和Pt/C基本相同，且通过DMFC单电池测试，所制备的pH值为13的Pt-Au/C在Pt载量为用微波法制备的Pt/C催化剂的一半时，电池峰功率密度却几乎是它的二倍。

影响合金催化剂的制备因素很多，除了上述的几种，还有载体，还原剂的选择等，不同的制备方法，决定性影响因素也各不相同，目前还没有统一的标准，还有待于进一步的研究。

4 研究方向及展望

综上所述，由于合金催化剂可以大大减小Pt的用量，并且其结构对提高催化剂活性非常有利，因此对低温燃料电池发展有很。近年来，为了降低燃料电池的成本，在降低Pt用量的制备方法上有了很大进展，但目前一些快速简便的制备方法还仅限于实验室研究，需要进一步改进。关于合金的催化机理，结构特征及相关性能的控制因素的研究虽然取得了一些进展，但如何得到合金度高，铂分散均匀，粒径较小，合金稳定性和耐久性较好的铂合金催化剂还有待于进一步研究。这些因素都与制备过程的控制密切相关，因此，对Pt-M合金催化剂制备研究不仅对合金催化剂制备的控制规律研究有重要的理论意义，也对发展洁净能源的燃料电池交通工具有实用价值。

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