一維無機(jī)納米材料的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)因能量密度高、設(shè)備簡(jiǎn)單及環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn)使其在可再生能源方面有著潛在的應(yīng)用并受到越來越多研究者的關(guān)注。Pt基催化劑一直被認(rèn)為是催化氧化甲醇活性最好的催化劑，而目前使用的Pt基陽極材料普遍存在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率低、易中毒及燃料滲透等突出問題。為解決以上問題，本論文開展了有關(guān)金屬氧化物TiO2納米纖維作DMFC陽極Pt基催化劑載體材料的研究，有望DMFC陽極材料的電催化性能得到進(jìn)一步改善并加速實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用

2、。本論文主要工作有:
　　1.以TiO2納米纖維為催化載體，研究了不同催化活性組分下催化劑的催化性能。通過靜電紡絲技術(shù)并高溫煅燒得到TiO2納米纖維，應(yīng)用浸漬還原法制得含不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Pt納米顆粒的Pt/TiO2納米纖維催化劑。對(duì)各催化劑進(jìn)行化學(xué)組成、晶型測(cè)定和微觀表面狀態(tài)等結(jié)構(gòu)表征;并以甲醇小分子為探針，測(cè)試所制備的電極材料對(duì)甲醇的電催化氧化活性。測(cè)試結(jié)果顯示，21 wt％ Pt/TiO2納米纖維催化劑具有良好的催化氧化甲醇活性及

3、穩(wěn)定性，但其抗中毒能力弱于10wt％ Pt/TiO2納米纖維催化劑。
　　2.研究不同催化載體對(duì)甲醇電催化氧化性能的影響，本實(shí)驗(yàn)以商業(yè)TiO2納米微球(P25)為載體，制備了Pt質(zhì)量分?jǐn)?shù)相近的Pt/P25催化劑。測(cè)試了Pt/TiO2和Pt/P25催化劑的微觀結(jié)構(gòu)，并比較了含相同催化活性組分的Pt/TiO2、Pt/P25和商業(yè)Pt/C催化劑催化氧化甲醇的性能。實(shí)驗(yàn)表明，Pt/TiO2納米纖維催化劑具有良好的甲醇催化活性和穩(wěn)定性，但P

4、25作催化載體時(shí)催化劑的抗中毒能力最好。
　　3.采用改性的Hummers法制備了氧化石墨烯(GO)，并將其摻入TiO2納米纖維中得到含不同GO量的TiO2-GO納米復(fù)合材料，于無氧環(huán)境下高溫煅燒得到系列TiO2-RGO材料，將其作為載體，通過浸漬還原法制得系列10wt％Pt/TiO2-RGO(X)催化劑。隨后，將所制備的10wt％ Pt/TiO2-RGO(X)催化劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征及常規(guī)電化學(xué)測(cè)試，結(jié)果表明，系列催化劑中Pt/TiO