中文摘要：

纳米PtRu是现今最普遍使用的直接甲醇燃料电池阳极催化剂，但仍有不少基础问题未被透彻认识。以往对该催化剂认识的不足，很大程度上是由于忽视了纳米PtRu催化剂中氧化钌的作用。水合氧化钌的特殊重要性近年来开始受到重视，但尚未被系统研究。氧化钌的影响使纳米PtRu催化剂更为复杂，更难用制备单变量样品的方法研究各别因素的影响。本项目以预研中发现的阳极活化现象（提高活性30％到5倍，包括典型商品催化剂）和循环伏安对活性(水合)氧化钌及有害(脱水)氧化钌的表征功能为切入点,用建立数据库和化学信息学方法寻找纳米PtRu催化剂与多因素（纳米金属粒度、合金度、水合氧化钌及有害氧化钌的量及电化学可逆性等）的相关性。用固态核磁共振研究纳米PtRu中水合氧化钌的质子活动性，深化对水合氧化钌功能的认识。在此基础上改进纳米PtRu催化剂的设计和制备方法。

结论摘要：

基于催化剂研究方法论的创新，基本理清了影响甲醇氧化催化剂PtRu/C活性的主要因素。 通常催化剂研究注重定量结构－活性关系（QSAR），但复杂催化剂的QSAR往往难以找到或甚至当前条件下不可能找到。PtRu/C催化剂因其重要的微观结构参数目前无法测量，不可能找出其QSAR。本工作指出，催化剂活性并不直接决定于结构，而是决定于某些关键性质，因此可将QSAR分解为"定量性质－活性关系（QPAR）"和"定量结构－性质关系（QSPR）"两部分来研究。这种研究方法不仅比单纯QSAR更具可操作性且能更好揭示物理本质。我们发现了决定PtRu/C催化剂的两个关键性质及其相应的描述量，并用一线性QPAR公式将此二描述量与活性相关联。该公式预测的活性与实测活性相符甚好，回归系数达0.92。将此二性质描述量与目前可测的宏观结构参数关联，发现Ru对二描述量分别有正和负的作用，提高活性的关键是优化Ru的存在方式。循此思路的探索发现，空气热处理能对此二性质描述量都向有利方向变化，从而可提高面积比活性达3倍。本工作提出的方法论创新对催化剂研究应有普遍意义。