Pt基合金納米結(jié)構(gòu)催化劑對(duì)甲醇氧化電催化特點(diǎn)的研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)是一種新型的質(zhì)子交換膜燃料電池,其能量轉(zhuǎn)化率和能量密度高,污染小、應(yīng)用或擬應(yīng)用的領(lǐng)域涉及到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。但是,迄今為止,該類燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用還受到一定限制,原因之一是DMFC所用的催化劑仍然是貴金屬Pt,Pt不僅存儲(chǔ)有限、價(jià)格昂貴,而且其在甲醇的氧化過(guò)程中容易中毒,造成其催化活性和穩(wěn)定性顯著降低。因此,如何有效降低催化劑的使用成本、提高催化劑的催化活性以及抗毒化能力,對(duì)促進(jìn)燃料電池商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程顯

2、得尤為重要?；诖?以NaBH4為還原劑,將K2PtCl6和AgNO3前體進(jìn)行共還原制備了一系列具有不同組成的碳載PtmAg/C(m為Pt/Ag原子比,m=0.03-1.0)合金催化劑,利用紫外可見(jiàn)光譜(UV-VIS),X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了表征,并在酸性和堿性介質(zhì)中系統(tǒng)考察了其對(duì)甲醇氧化反應(yīng)的電催化特點(diǎn),對(duì)影響PtmAg/C系列催化劑催化性能的因素(如組成、電解質(zhì)性質(zhì)、載體等)進(jìn)行了深入探討,具

3、體內(nèi)容如下:
　　1、研究了不同組成的PtmAg/C合金催化劑在堿性電解質(zhì)中對(duì)甲醇氧化反應(yīng)的電催化特點(diǎn)。在堿性電解質(zhì)中(0.5 M KOH),系列 PtmAg/C催化劑對(duì)甲醇電催化氧化測(cè)試結(jié)果表明,由于銀的存在使鉑催化劑活性和抗CO能力顯著提高。在所考察的組成范圍內(nèi),PtmAg/C催化劑的催化活性與m密切相關(guān),m=0.5時(shí)催化劑表現(xiàn)出最高的的質(zhì)量比活性和本征活性。此外,PtmAg/C催化劑的催化活性與循環(huán)伏安掃描過(guò)程中高電勢(shì)端的選

4、取有關(guān)。當(dāng)高電勢(shì)端掃至0.5V(vs.SCE)時(shí), Ag發(fā)生了氧化還原過(guò)程(有氧化銀生成),甲醇氧化峰電流是掃到0.1V(Ag沒(méi)有發(fā)生氧化還原過(guò)程)時(shí)的近50倍。這表明,在堿性電解質(zhì)中,氧化銀的存在對(duì)催化劑Pt催化氧化甲醇的活性起了明顯的助催化作用。
　　2、研究了不同組成的PtmAg/C合金催化劑在酸性電解質(zhì)中對(duì)甲醇氧化反應(yīng)的電催化特點(diǎn)。與單組分Pt/C催化劑相比,在H2SO4介質(zhì)中電化學(xué)去合金后的PtmAg/C催化劑具有較高的

5、催化氧化甲醇的活性與抗CO毒化能力。另外,在系列PtmAg/C催化劑中,具有較高Pt/Ag原子比的樣品(m≥0.5)對(duì)甲醇電氧化反應(yīng)的質(zhì)量比催化活性(MSA)與本征催化活性(IA)均明顯高于具有較低Pt/Ag原子比的樣品(m≤0.1)。其中具有最高活性的Pt0.5Ag/C催化劑其MSA和IA分別是Pt0.05Ag/C催化劑的2.0和3.6倍。
　　3、考察了不同載體對(duì)Pt0.5Ag樣品催化氧化甲醇性能的影響。分別以Vulcan X