- 文献综述（或调研报告）：
1.引言
化石燃料的过度消耗使世界能源危机日趋严峻，同时还导致了温室效应和酸雨等严重的环境污染问题。燃料电池不经过燃烧而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转化为电能，具有对环境友好、能量转化效率高和适用范围广等优点，被认为是二十一世纪重要的新能源技术之一。氧还原反应是燃料电池阴极的关键反应，氧还原催化剂是燃料电池阴极的关键材料之一，因此受到人们广泛关注。
2.燃料电池
燃料电池（Fuel cells, FCs）是一种将燃料分子中的化学能直接转化为电能的电化学设备。自从1839年英国人W. Grove发明燃料电池并展示了其工作原理以来，燃料电池在应用领域得到了广泛的研究和快速发展。在燃料电池中，原料主要为氢气等清洁能源，反应产物为水或少量二氧化碳。在电极反应过程中，电子通过外电路由阳极运动到阴极，并为外电路提供了电能。在电极反应过程中，有阳离子或阴离子生成，在电池内部通过电解质到达另一个电极，生成的水或者二氧化碳排到电池外部。
燃料电池所面临的问题[1]
燃料电池实现商业化必须考虑三大要素，即价格，性能和稳定性。目前为止，大多数燃料电池的催化剂是基于单质铂(铂的纳米颗粒分散于碳黑中，颗粒的尺寸为2-5nm)。根据 2007 年美国能源部所给出的数据，燃料电池56%的成本来源于Pt基催化剂的使用。由于其昂贵的价格，燃料电池商业化停滞不前。此外，相较于阳极的氢气氧化反应，阴极的氧气还原反应速率要低至少六个数量级，导致燃料电池性能的降低。另一个急需解决的问题就是燃料电池的使用寿命短。在燃料电池工作条件下，铂纳米颗粒将会出现溶解，集聚和中毒现象，这将导致活性表面的减少以及催化效率的降低，以燃料电池作为动力系统的汽车为例，美国能源部的数据表明阴极需要0.4mg/cm2或者更多的铂，这远高于0.125 mg/cm2的铂用量目标，并且在稳定性方面，该阴极材料的使用寿命低于5000小时。因此，开发低成本催化剂材料并且确保其活性以及稳定性成为当今的热点问题。燃料电池中氧气的还原反应是至关重要而又必不可少的反应，因此氧还原催化剂的研究是当今燃料电池研究领域的重点和热点。
3.氧还原反应
氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)是燃料电池的阴极反应，在燃料电池反应中至关重要。氧还原反应的机理非常复杂，在反应过程的路径繁多的同时，伴随着中间产物的生成，难以用简单的化学方程式描述。这里只讨论氧还原反应的两条主要过程：四电子过程和二电子过程。四电子过程没有中间产物，而二电子过程有中间产物生成。根据电解液酸碱性的不同，反应有一定的区别。
酸性电解质中两种过程的反应方程式如下：
四电子过程： O2 4H 4e-→2H2O
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