Pt-M-SiC-etched催化劑的制備及其在醇類燃料電池中的應用研究.pdf

1、以石墨為載體的鉑催化劑可作為一種有效的燃料電池陽極催化劑。但是石墨易被氧化進而坍塌，最終導致催化劑失活。而陽極燃料電池不可避免的含有少量CO而導致鉑中毒。這些都使得以石墨為載體的鉑催化劑商業(yè)化應用受到很大的限制。由于受到碳化硅比表面積的限制，其作為燃料電池陽極催化劑載體的報道是很有限的。但基于碳化硅的穩(wěn)定性、導電性、熱傳導性，以及PtRu的抗CO中毒性，PtRh對乙醇氧化催化活性等，都表明對碳化硅擔載的鉑基雙金屬催化劑的研究具有深遠的意

2、義及廣闊的應用前景。
　　 本論文首先研究了刻蝕過程對碳化硅比表面積的影響，并以刻蝕碳化硅為載體通過化學還原法制備了一系列Pt/SiC催化劑，以甲醇為探針，研究了不同刻蝕法對Pt沉積量的影響，考察了刻蝕碳化硅擔載的Pt催化劑對甲醇氧化的催化活性，研究表明HF+HNO3刻蝕法擔載的Pt催化劑催化活性最好;然后以HF+HNO3刻蝕法得到的SiC為載體，通過化學還原法制備了一系列PtRu、PtRh雙金屬催化劑，采用循環(huán)伏安法研究了不同

3、焙燒溫度、不同沉積方式以及不同原子比等對PtRu、PtRh雙金屬催化劑沉積結構、表面組成的影響，考察了甲醇或乙醇在雙金屬催化劑表面的催化活性以及催化活性與其表面結構、組成的關系，研究表明金屬的原子配比、焙燒溫度以及沉積方式都會影響催化劑的電催化活性。
　　 本論文共分為五章，分章節(jié)介紹如下:
　　 第一章緒論，詳細介紹了燃料電池陽極催化劑和載體的研究進展以及本論文選題意義和主要研究內(nèi)容。
　　 第二章，闡述了不同

4、刻蝕過程對碳化硅比表面積的影響，并以刻蝕碳化硅為載體通過化學還原法制備了一系列Pt/SiC催化劑，以甲醇為探針，研究了不同刻蝕法對Pt沉積量的影響，考察了刻蝕碳化硅擔載的Pt催化劑在甲醇中的電氧化催化活性。結果表明HF+HNO3刻蝕法提高了SiC比表面積，SiC的比表面由原來的11m2/g增加到了140m2/g。用這一刻蝕方法制得SiC作為載體得到的Pt/SiC催化劑對甲醇氧化的催化活性也很好，最高氧化峰電流密度約為430mA/cm-2

5、。
　　 第三章，采用HF+HNO3酸腐蝕法制得了高比表面積的SiC，并以刻蝕的碳化硅為載體，研究了Pt、Ru含量、焙燒溫度對PtRu/SiC催化劑中PtRu的沉積結構，表面原子組成以及對催化劑催化性能的影響。利用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)等技術對PtRu催化劑的合金形成情況、微觀結構等進行了研究，并以甲醇為探針，研究了制得PtRu催化劑的催化活性。結果表明Pt2Ru1/SiC催化劑對甲醇的氧化催化活性最好。其起始

6、氧化電勢為0.56V，比Pt催化劑的0.61V負移了約50mV左右，且其氧化峰電流也高于其他催化劑，約為64mA/cm2;在400℃下焙燒制得的PtRu對甲醇氧化有最好的催化活性，氧化峰電流最高約為344mA/cm2，且最高峰氧化電勢為0.56V，[If/Ib]比值為1.49表明PtRu-400也具有更強的抗CO中毒能力。
　　 第四章，以HF+HNO3酸刻蝕法制得的高比表面積SiC為載體，通過化學還原結合氫氣焙燒法制備了一系列

7、PtRh/SiC催化劑利用X射線衍射(XRD)、循環(huán)伏安法(CV)以及透射電鏡(TEM)等技術考察了焙燒溫度、沉積方式以及原子比等對PtRh沉積結構、表面原子組成等的影響;并研究了PtRh雙金屬催化劑在的電化學氧化催化活性。結果表明，當焙燒溫度為450℃時催化劑的催化活性最高，第一氧化峰電位為0.62V，而最高峰氧化電流密度為213mA，第二氧化峰電位為1.03V，氧化電流密度最高，為427mA/cm-2;Pt、Rh經(jīng)分布沉積得到的Pt

8、/Rh/SiC對乙醇氧化催化活性較好，第一氧化峰電勢負移到0.58V，低于相應Pt/SiC催化劑的氧化峰電勢(0.62V)，第二氧化峰電位為0.98V，較純Pt的1.06V負移了近80mV;當Pt、Rh含量分變?yōu)?0wt％、6wt％時，制得的催化劑Pt10Rh6/SiC對乙醇氧化催化效果最好，起始氧化電勢為0.16V，較純Pt的0.3V負移了近140mV，而第一、二氧化峰電流密度最高，且氧化峰電勢也有一定程度的負移，表明Pt10Rh6/