過渡金屬摻雜Pt基及Pd基催化劑的制備及其電催化性能研究.pdf

1、燃料電池是高效、綠色的發(fā)電裝置,其中直接甲醇燃料電池(DMFC)和直接甲酸燃料電池(DFAFC)被認為是最有應用前景的能源裝置。Pt電極是目前常用的DMFC陽極催化劑,在電化學方面顯示出良好的催化性能。但Pt資源有限,價格昂貴,且容易吸附CO而導致催化劑中毒,使用壽命縮短。對DFAFC,Pd基催化劑具有很好的電催化活性,但穩(wěn)定性也有待提高。
　　本論文在優(yōu)化制備條件的基礎上,通過添加Fe、Co、Ni等廉價過渡金屬制備了炭黑負載Pt

2、-M及Pd-M雙金屬催化劑,采用X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)等分析技術研究了所得催化劑的形貌、結構及表面組成,以循環(huán)伏安法(CV)、計時電流法及CO吹掃循環(huán)伏安法分別考察了Pt基催化劑對甲醇、Pd基催化劑對甲酸的電催化活性、穩(wěn)定性及抗CO中毒性能。通過引入天然聚合物殼聚糖分子對炭黑載體進行改性,制備了殼聚糖-炭黑復合物負載Pt及Pd催化劑,并考察了它們對甲醇、甲酸的電催化活性與穩(wěn)定性。將催化

3、劑的結構與其電催化性能進行關聯(lián),論文所得主要結果如下:
　　1.考察了溶液pH值、Pt負載量及Pt/Ni原子比等制備條件對Pt-Ni/C催化劑用于甲醇電催化氧化反應的影響。結果表明:當溶液pH為9,Pt負載量為5％,Pt/Ni原子比為1:1時所得催化劑具有最好的電催化活性與穩(wěn)定性。
　　2. Pt基雙金屬催化劑對甲醇的電催化氧化活性次序為:Pt/C

4、使Pt粒子更小、分散更均勻,從而增大了電化學活性面積,提高了Pt的利用率;從電子效應看,第二金屬強的給電子效應能使Pt2+濃度減少, Pt0表面百分濃度增加。其中以Co、Ni所表現(xiàn)出的兩種效應最好,因此具有最好的催化活性及穩(wěn)定性。
　　3. Pd基雙金屬催化劑對甲酸的電催化氧化活性次序為:Pd/C< Pd-Fe/C< Pd-Ni/C