活性炭纖維負載鉑基納米電催化劑的制備及對甲醇氧化性能研究.pdf

1、Y1406715中山大學博士學位論文論文題目：活性炭纖維負載鉑基納米電催化劑的制備及對甲醇氧化性能研究專業(yè)名稱：高分子化學與物理學位申請人：黃慧星導師：陳水挾教授答辯委員會：f宰鋤、勵守瓠；隙地j、彬z二00八年十一月中文摘要具有更大的電化學活性面積和更高的催化活性。ACF比表面積大，孔徑分布適中，表面含有豐富的官能團，有利于減少甲醇的擴散傳質(zhì)阻力，更有利于提高Pt顆粒的分散性，同時也加強載體與Pt顆粒之間的相互作用，能有效的抑fl；l

2、JPt顆粒的聚集現(xiàn)象。在長期的電化學氧化過程中，減少了Pt／ACF催化劑電化學活性面積的損失，具有更好的電化學穩(wěn)定性。因此，活性炭纖維也是一種非常適合燃料電池催化劑的載體。采用調(diào)變乙二醇法制備了Pt／ACF催化劑。將NaBH4同乙二醇反應生成一種復合物作為還原劑還原鉑的前驅(qū)體，同時也作為鉑納米顆粒的穩(wěn)定劑和分散劑，使Pt能均勻的分散在ACF載體上?？疾炝酥苽鋮?shù)如溶劑的種類，溶液pH，反應溫度，反應時間和還原劑量對催化劑晶體結構和分散性

3、，以及對甲醇電氧化催化性能的影響。結果發(fā)現(xiàn)，當pH值為3、反應時間為O5h、反應溫度為800C、NaBH4與H2PtCl6摩爾比例為5：1時，采用乙二醇為溶劑時所制備的Pt／ACF催化劑對甲醇電氧化反應具有最佳的催化活性?？疾炝颂枯d體的表面化學性質(zhì)和孔結構對催化劑的結構和性能的影響。利用不同比表面積的ACF以及經(jīng)不同表面處理的ACF作為催化劑的載體，研究了載體的比表面積和表面官能團對催化劑性能的影響。研究結果表明，隨著活化溫度的升高，A

4、CF載體的比表面積和中孔體積不斷增加。隨著ACF的比表面積的增加，所負載Pt顆粒的粒徑不斷減小，但ACF750為載體的Pt／ACF催化劑的活性最好。ACF經(jīng)HN03、KOH和高溫N2處理后，ACF表面含氧基團有不同程度的改變，KOH活化或高溫N2處理后對Pt／ACF電催化劑的性能有很大的提高，而Pt／ACFHN03催化劑對甲醇的電氧化能力較弱。開展了具有不同Pt、Ru原子比的PtRu復合催化劑的制備。研究了催化劑的PtRu比例、晶體結構

5、等對甲醇電氧化的催化性能及抗CO毒化性能。發(fā)現(xiàn)當PtRu比例接近l時(PtRull／ACF)具有最好的抗CO中毒能力及最好的甲醇氧化的催化能力。甲醇在PtRull／ACF上的氧化動力學更快，受擴散步驟控制影響較小。隨著溫度的升高，PtRull／ACF對氧化甲醇的活性增加最為明顯。利用金屬置換反應，制備了具有中空結構的Pt基催化劑并研究了其結構和性能。以金屬C6納米粒子作為犧牲模板，以H2PtCl6和RuCl3為前驅(qū)物，制備了具有中空結構