聚合金屬酞菁催化劑的制備及催化性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)以其能量密度高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)受到人們的關(guān)注。目前直接甲醇燃料電池陰極Pt系催化劑價格昂貴，限制了DMFC的發(fā)展。酞菁催化劑作為非鉑系催化劑的一種，由于其在成本和耐甲醇性能方面的優(yōu)勢，受到研究人員的重視。本課題設(shè)計合成了兩種平面型的聚合酞菁：平面共軛聚合金屬酞菁；以雙酚A和對苯二酚橋聯(lián)的可控孔徑的聚合酞菁。用UV-Vis、IR等對合成的聚合酞菁配合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，實(shí)驗所得產(chǎn)物即為目標(biāo)化合物。用T

2、G-DTA研究了配合物的熱穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)平面共軛金屬聚合酞菁直到600℃才開始分解，而可控孔徑的聚合金屬酞菁配合物均在400℃以上開始分解，說明兩種聚合金屬酞菁配合物具有很好的熱穩(wěn)定性。
　　以上述聚合金屬酞菁化合物作為催化劑的前驅(qū)體，與Vulcan XC-72活性碳固載后，在Ar氣保護(hù)下活化制備了金屬酞菁催化劑。用TEM、XRD表征了催化劑的微觀形貌和結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明平面共軛金屬聚合酞菁均勻負(fù)載在活性碳的表面，催化劑為無定形結(jié)構(gòu)。用

3、SEM-EDS、XPS檢測了催化劑表面微觀區(qū)域元素組成和價態(tài)，結(jié)果表明，催化劑活性中心為酞菁環(huán)中的M-N4
　　用旋轉(zhuǎn)圓盤電極法（RDE）研究了催化劑酸性條件下催化氧還原性能，通過比較氧還原催化活性，考察了聚合金屬酞菁催化劑的最佳制備工藝條件。結(jié)果表明，平面共軛金屬聚合酞菁催化劑最佳配比是金屬聚合酞菁：XC-72為1：1，最佳活化溫度為400℃。鐵、鈷兩種中心金屬離子的平面共軛聚合酞菁催化劑氧還原峰電位都在0.8V左右，并且催化氧

4、還原為3.6電子以上，主要經(jīng)歷4電子還原，選擇性較好。中心金屬離子為鈷、鐵混合的平面共軛聚合酞菁催化劑，由于活性中心中兩種金屬離子的共催化作用，氧還原峰電位在0.93V，氧還原電子數(shù)3.9，與Pt/C催化劑類似?？煽乜讖降木酆辖饘偬即呋瘎?，峰電位在0.75~0.82V之間，氧還原電子數(shù)為3.5左右，主要經(jīng)歷4電子還原?？煽乜讖降幕旌镶掕F聚合酞菁催化劑的催化活性并沒有發(fā)現(xiàn)由于共催化作用而催化活性提高的現(xiàn)象。對所有自制的聚合金屬酞菁催化劑