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面对日渐严峻的环境与能源问题,新能源中燃料电池的应用对减轻环境压力和缓解能源危机具有重要意义。其中催化剂的研究对燃料电池实际应用至关重要。本论文采用石墨烯作为载体,在石墨烯上负载铂镍合金(Pt-Ni/G)催化剂,并在此基础上,利用酸蚀法制备核壳结构Pt-Ni合金(Pt-Ni@Pt/G)催化剂,以及利用磁场的洛伦兹力和磁化力作用,改变Pt-Ni/G催化剂的组成及形貌等。考察催化剂的催化性能,提出了提高催化活性的有效办法。具体工作包括以下几个方面:(1)以石墨烯为载体,采用原电池置换法通过改变溶液中的Pt离子和Ni原子含量的摩尔比制备Pt-Ni/G催化剂,采用XRD、XPS、TEM、EDS和电化学测试等表征方法,研究Pt:Ni摩尔比对其结构、组成、形貌以及催化性能的影响。结果表明,Pt-Ni合金纳米颗粒较均匀的分布在石墨烯上,当Pt:Ni摩尔比为8:1时,Pt-Ni/G催化剂对氧还原反应(ORR)具有较大的质量比活性0.53A/mgPt,以及较高的起始电位0.96V,表现出较好的催化性能。(2)在原电池置换法制备Pt-Ni/G催化剂的基础上,进一步采用酸蚀的方法得到Pt-Ni@Pt/G催化剂。研究不同酸蚀时间对其结构、形貌以及催化性能的影响。结果表明,当酸蚀30min时,由于Pt-Ni@Pt/G催化剂核与壳之间应力效应以及Pt和Ni配体效应影响,Pt-Ni@Pt/G催化剂对ORR具有较高的起始电位1.02V,质量比活性0.65 A/mgPt是商业Pt/C催化剂的4.5倍;析氢反应(HER)表现为更高效的电解水制氢;甲醇氧化反应(MOR)具有较强的抗CO中毒能力。(3)在强磁场下通过改变磁场强度,以原电池置换的方法制备Pt-Ni/G催化剂。采用XRD、XPS、TEM、EDS、ICP和电化学测试等表征手段,研究磁场强度对催化剂催化性能的影响。结果表明,随着磁场增强,铂和镍的置换速度加快,Pt-Ni合金纳米颗粒逐渐团聚,形成具有枝状多孔的纳米结构,当磁场强度为2T时,制备的Pt-Ni/G催化剂在ORR中质量比活性为0.68 A/mgPt,是商业Pt/C催化剂的4.6倍,起始电位为0.99V;HER中为较快的电解水制氢;MOR中对CO的毒化作用表现出较强的抵抗性。