活性炭纖維負(fù)載鉑基納米電催化劑的制備及對(duì)甲醇氧化性能研究.pdf

1、Y1406715中山大學(xué)博士學(xué)位論文論文題目：活性炭纖維負(fù)載鉑基納米電催化劑的制備及對(duì)甲醇氧化性能研究專業(yè)名稱：高分子化學(xué)與物理學(xué)位申請(qǐng)人：黃慧星導(dǎo)師：陳水挾教授答辯委員會(huì)：f宰鋤、勵(lì)守瓠；隙地j、彬z二00八年十一月中文摘要具有更大的電化學(xué)活性面積和更高的催化活性。ACF比表面積大，孔徑分布適中，表面含有豐富的官能團(tuán)，有利于減少甲醇的擴(kuò)散傳質(zhì)阻力，更有利于提高Pt顆粒的分散性，同時(shí)也加強(qiáng)載體與Pt顆粒之間的相互作用，能有效的抑fl；l

2、JPt顆粒的聚集現(xiàn)象。在長(zhǎng)期的電化學(xué)氧化過程中，減少了Pt／ACF催化劑電化學(xué)活性面積的損失，具有更好的電化學(xué)穩(wěn)定性。因此，活性炭纖維也是一種非常適合燃料電池催化劑的載體。采用調(diào)變乙二醇法制備了Pt／ACF催化劑。將NaBH4同乙二醇反應(yīng)生成一種復(fù)合物作為還原劑還原鉑的前驅(qū)體，同時(shí)也作為鉑納米顆粒的穩(wěn)定劑和分散劑，使Pt能均勻的分散在ACF載體上?？疾炝酥苽鋮?shù)如溶劑的種類，溶液pH，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間和還原劑量對(duì)催化劑晶體結(jié)構(gòu)和分散性

3、，以及對(duì)甲醇電氧化催化性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH值為3、反應(yīng)時(shí)間為O5h、反應(yīng)溫度為800C、NaBH4與H2PtCl6摩爾比例為5：1時(shí)，采用乙二醇為溶劑時(shí)所制備的Pt／ACF催化劑對(duì)甲醇電氧化反應(yīng)具有最佳的催化活性?？疾炝颂枯d體的表面化學(xué)性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和性能的影響。利用不同比表面積的ACF以及經(jīng)不同表面處理的ACF作為催化劑的載體，研究了載體的比表面積和表面官能團(tuán)對(duì)催化劑性能的影響。研究結(jié)果表明，隨著活化溫度的升高，A

4、CF載體的比表面積和中孔體積不斷增加。隨著ACF的比表面積的增加，所負(fù)載Pt顆粒的粒徑不斷減小，但ACF750為載體的Pt／ACF催化劑的活性最好。ACF經(jīng)HN03、KOH和高溫N2處理后，ACF表面含氧基團(tuán)有不同程度的改變，KOH活化或高溫N2處理后對(duì)Pt／ACF電催化劑的性能有很大的提高，而Pt／ACFHN03催化劑對(duì)甲醇的電氧化能力較弱。開展了具有不同Pt、Ru原子比的PtRu復(fù)合催化劑的制備。研究了催化劑的PtRu比例、晶體結(jié)構(gòu)

5、等對(duì)甲醇電氧化的催化性能及抗CO毒化性能。發(fā)現(xiàn)當(dāng)PtRu比例接近l時(shí)(PtRull／ACF)具有最好的抗CO中毒能力及最好的甲醇氧化的催化能力。甲醇在PtRull／ACF上的氧化動(dòng)力學(xué)更快，受擴(kuò)散步驟控制影響較小。隨著溫度的升高，PtRull／ACF對(duì)氧化甲醇的活性增加最為明顯。利用金屬置換反應(yīng)，制備了具有中空結(jié)構(gòu)的Pt基催化劑并研究了其結(jié)構(gòu)和性能。以金屬C6納米粒子作為犧牲模板，以H2PtCl6和RuCl3為前驅(qū)物，制備了具有中空結(jié)構(gòu)