催化劑的穩定性系催化劑的兩個關鍵屬性之一。圖1給出了Pt/C催化劑在電化學條件下氧化還原性能衰減的機理：氧還原之中間物種H2O2的氧化、載體與Pt腐蝕性溶解、再沉積，遷移、團聚等，致使催化劑性能逐漸衰退下降，工作壽命縮短、可靠性降低。
圖1. Pt/C納米催化劑電化學活性表面積降低機理示意圖
選用比碳更耐蝕且與金屬催化劑有強相互作用的載體是提高催化劑穩定性的有效方法之一。碳黑載體（簡稱XC-72R），有著高比表面積且含有大量的缺陷和不飽和鍵，極易被氧化，形成新表面缺陷，從而導致其擔載的貴金屬催化劑的遷移團聚。高度石墨化新型納米結構碳載體，如碳納米管（CNTs）、納米碳纖維（CNFs）、石墨烯、有序介孔碳（OMC）、碳納米卷（CNCs）和碳納米角（SWNHs）等，可有效緩解碳腐蝕。
高度石墨化碳載體可緩解碳腐蝕，但其表面呈現化學惰性，沒有足夠數量的活性位點可錨定Pt的前驅體或Pt顆粒。而傳統方法（例如浸漬法）很難將金屬催化劑成功分散在碳載體上，載量較高的Pt尤為困難。為解決此問題，通過強酸氧化處理在石墨化碳載體的表面引入極性氧基團，以提高前驅體的吸附。然而，這些極性基團又正是載體腐蝕破壞的緣由，由此導致整個石墨化碳載體的腐蝕，催化劑穩定性降低。
重慶大學魏子棟課題組以碳納米管（CNTs）載體，利用巰基（-SH）與Pt顆粒間的相互作用進一步增強催化劑的穩定性。1500周期循環伏安老化實驗后，Pt/pristine-CNTs和Pt/COOH-CNTs催化劑的ECSA分別下降了48.1%和81.3%，而Pt/SH-CNTs催化劑的ECSA僅減少了22.3%。密度泛函理論研究揭示SH-CNTs的巰基S原子d空軌道參與成鍵，與s、p軌道雜化后可與多個原子成鍵，在錨定金屬催化劑的同時，還能夠與碳成鍵，保持CNTs的完美構型，因而呈現了優異的耐腐蝕性。同時—SH與Pt間強相互作用，抑制了Pt的遷移（Pt在SH-CNTs上的遷移活化能增加，如圖2），降低了Pt的d帶中心，有效提高了Pt納米顆粒的氧化電勢。
圖2. Pt簇分別在SH-SWCNTs(A)和OH-SWCNTs(B)上的遷移反應能
蒙脫土（MMT）負載Pd在酸性條件下顯示出很好的氧還原活性和穩定性。密度泛函理論計算表明，載體蒙脫土中AlO6的O原子與Pd形成Pd-O(AlO6)結構，可有效地錨定Pd，PDOS也證實AlO6中O原子p軌道與Pd的d軌道有最大重疊，吸附后均發生離域且向低能級方向移動（圖3）。含氧物種氧化MMT缺陷位的Si時，SiO2四面體結構發生重構，形成穩定的Pd-O(SiO4)結構，并進一步錨定Pd，增強了Pt/MMT的穩定性。MMT在有效錨定Pd的同時，MMT-Pd間的相互作用使Pd的d軌道電子發生離域，d帶中心負移，從吸附前的-1.16eV負移到吸附后的-1.84eV（如圖3所示），對中間物種O的吸附減弱，易脫附釋放出更多的活性位點，進而催化活性增強。
圖3. Pd5與MMT成鍵前后的分態密度圖
因此，有效利用較高穩定性、高抗腐蝕性的載體與催化劑間的強相互作用，可再提升催化劑的抗氧化、抗團聚性能，增強催化劑穩定性。
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