碳納米管與鈦鎢氧化物復(fù)合載體負(fù)載pt催化劑氧還原活性及穩(wěn)定性研究

1、碳納米管與鈦鎢氧化物復(fù)合載體負(fù)載碳納米管與鈦鎢氧化物復(fù)合載體負(fù)載PtPt催化劑氧還原活性及穩(wěn)定性催化劑氧還原活性及穩(wěn)定性研究研究碳納米管與鈦鎢氧化物復(fù)合載體負(fù)載Pt催化劑氧還原活性及穩(wěn)定性研究汪虹敏1.文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀隨著全球能源的減少以及環(huán)境惡化的加劇，開(kāi)發(fā)環(huán)保的新能源逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。燃料電池(FuelCell)因具有高效、環(huán)保、燃料來(lái)源廣及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。其中的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是將

2、燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一類(lèi)電化學(xué)裝置，除了具備燃料電池一般的特點(diǎn)之外，還具有室溫快速啟動(dòng)、無(wú)電解液流失、無(wú)腐蝕、壽命長(zhǎng)、比功率與比能量高、重量輕、體積小等突出特點(diǎn)，成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)。PEMFC的關(guān)鍵材料與部件包括電極、電解質(zhì)隔膜與雙極板三部分。電極是其核心組成部分，而電極性能是由電催化劑性能、電極材料與制作工藝來(lái)決定的。目前PEMFC遲遲不能商業(yè)化推廣的首要原因是電催化劑的成本和壽命問(wèn)題。結(jié)合燃料電池的反應(yīng)特點(diǎn)和條件，PE

3、MFC的電極催化劑應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：（1）催化活性高：通常情況下，電極反應(yīng)勢(shì)壘很高。這就要求催化劑能夠化程度高的碳材料導(dǎo)電性較好。（3）載體材料的穩(wěn)定性直接影響催化劑的穩(wěn)定性。由于催化反應(yīng)是在酸性條件，高電位的條件下進(jìn)行的，故要求載體材料在此環(huán)境中能穩(wěn)定存在。一般來(lái)說(shuō)，晶化程度越高的碳材料，其穩(wěn)定性越好。（4）載體材料的孔徑分布影響催化反應(yīng)。有研究表明，孔徑太小，反應(yīng)物無(wú)法順利進(jìn)入，產(chǎn)物也不能順利排出，不利于催化反應(yīng)的進(jìn)行。（5）載體材

4、料的形貌影響催化劑層的堆疊密度，會(huì)直接影響到傳質(zhì)過(guò)程。為提高催化劑的活性和穩(wěn)定性及貴會(huì)屬的利用率，通常將活性組分擔(dān)載在載體上。目前PEMFC的電催化劑通常是一種多相的，負(fù)載型貴金屬催化劑，最典型的催化劑為碳載鉑（PtC）。具體是首先將鉑金屬制備成納米級(jí)別的金屬顆粒，再均勻地負(fù)載到合適的碳載體上。（見(jiàn)圖1）碳材料具有比表面積較大、電導(dǎo)率較高及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是電催化劑載體的首選，最常用的商品碳載體是美國(guó)Cabot公司生產(chǎn)的VulcanXC