鉑基金屬合金納米催化劑的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、不斷增加的化石燃料的使用與自然資源的匱乏使得新能源與可持續(xù)能源的開(kāi)發(fā)日益迫切。在各類研究中，燃料電池在未來(lái)能源應(yīng)用中是一種很有前景的設(shè)備。而在燃料電池中，質(zhì)子膜交換燃料電池、直接甲酸燃料電池、直接甲醇燃料電池都受到很大的關(guān)注。在這些燃料電池中，鉑是最主流最有效的催化劑。但目前的商業(yè)Pt/C催化劑卻存在高成本、低利用率、較差的穩(wěn)定性等問(wèn)題。為了解決鉑催化劑存在的這些問(wèn)題，鉑基金屬合金納米催化劑的許多研究也火熱開(kāi)展。
　　在本研究中，

2、以合成的銅納米線的為模版制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的鉑銅(PtCu)納米線。將PtCu納米線作為質(zhì)子交換膜燃料電池陰極氧還原(ORR)的電催化劑。在0.9V時(shí)，這種催化劑在ORR中的質(zhì)量活性和比活性分別是0.216A mgpt-1和0.404mA cm-2，分別是商業(yè)Pt/C催化劑的3.1和3.7倍。另外，在1萬(wàn)次的循環(huán)測(cè)試后，PtCu納米線還具有83.5％的活性，遠(yuǎn)高于商業(yè)Pt/C的56.5％。因此，這種PtCu納米線催化劑在ORR中的性能遠(yuǎn)

3、優(yōu)于商業(yè)Pt/C。
　　另外，以銅納米線模版合成PtCu雙金屬納米線的方法為基礎(chǔ)，合成了PtPdCu金屬合金納米線。這種PtPdCu金屬合金催化劑被應(yīng)用于質(zhì)子膜燃料電極中的氧還原反應(yīng)。結(jié)果表明，在0.867V時(shí)，其中PtPdCu納米線的質(zhì)量活性為0.696mgpt-1，是商業(yè)Pt/C催化劑的3.8倍(0.184Amgpt-1)。另外，以活性面積為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，其中PtPdCu納米線的比活性為1.162mA cm-2，是商業(yè)Pt/C催化劑

4、的4.1倍(0.287A mgpt-1)。因此，PtPdCu納米線作為電化學(xué)催化劑其電化學(xué)性能優(yōu)于商業(yè)Pt/C催化劑。同時(shí)，PtPdCu納米線催化劑無(wú)論在ORR質(zhì)量活性還是比活性上，其性能相對(duì)PtCu納米線催化劑都有一個(gè)較大的提高。
　　我們通過(guò)調(diào)控Pt鹽與Cu納米線模版的加入量來(lái)調(diào)控PtCu納米線殼的厚度，得到了四種PtCu納米線，并且測(cè)試不同殼厚度的PtCu納米線作為直接甲酸燃料電池催化劑時(shí)電化學(xué)性能的差異。結(jié)果表明這四種催化