PtNi-C、Pt-C和Ru-C納米復(fù)合材料的多元醇法合成及其在燃料電池和電化學(xué)超級(jí)電容器中的應(yīng)用.pdf

1、燃料電池是高效,綠色的發(fā)電裝置,其中以甲醇為燃料的甲醇燃料電池以其工作溫度低,重量輕。能量密度大等優(yōu)點(diǎn)可被廣泛應(yīng)用在航天航空,潛艇,電動(dòng)車,便攜式電源等是目前研究最為廣泛的一種。但甲醇在陽極的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)低是此類燃料電池需要克服的困難之一。過渡金屬Pt及Pt基合金為基礎(chǔ)的金屬材料是有機(jī)分子脫氫氧化催化劑的首先材料,因此是此類燃料電池的陽極氧化常用的催化劑。催化劑的催化活性與催化劑顆粒的尺寸、形貌及分布等有關(guān),因此制備顆粒大小適宜、分布

2、均勻的催化劑是提高催化劑的催化活性、催化劑利用率以及燃料電池性能的關(guān)鍵。電化學(xué)超級(jí)電容器是建立在電化學(xué)原理基礎(chǔ)上的新型大容量?jī)?chǔ)能器件,電極材料是決定電化學(xué)超級(jí)電容器性能的兩大關(guān)鍵因素(電極材料與電解液)之一,對(duì)電極材料研究主要集中在各種活性炭材料、導(dǎo)電聚合物材料、金屬氧化物材料等,制備具有高比電容的電極材料是超級(jí)電容器的關(guān)鍵。 本論文主要研究以多元醇法制備高分散的碳負(fù)載的Pt、PtNi、Ru金屬復(fù)合材料,XRD(X射線衍射)、T

3、EM(透射電子顯微鏡)、EDX(X射線能譜)等對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。Pt/C、PtNi/C電化學(xué)分析研究了其對(duì)甲醇氧化的電催化活性以及Ru/C作為電化學(xué)超級(jí)電容器陽極材料的比電容。 通過多元醇法制備了PtNi/C合金催化劑,利用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的pH值。通過XRD、TEM、EDX對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)果表明反應(yīng)pH值對(duì)多元醇法制備PtNi/C合金催化劑的合金顆粒大小具有一定的調(diào)控作用。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著PtNi/C合金

4、催化劑顆粒的減小其對(duì)甲醇氧化的電催化活性增加,同時(shí)PtNi/C合金催化劑具有一定抗CO中毒作用。 添加醋酸根作為穩(wěn)定劑,在多元醇法中合成了高分散20％Pt/C納米催化劑,并在此基礎(chǔ)上成功制備了高分散、高載量的40％Pt/C催化劑。通過對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征可知,當(dāng)醋酸根與Pt的原子比為5左右時(shí)所制得的Pt納米粒子其粒徑在3.0 nm左右。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此法制備的Pt/C納米催化劑具有很好的催化活性。利用多元醇法直接合成了不同質(zhì)量分