鉑基合金納米粒子的制備及電催化甲醇的性能研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，人類(lèi)急需尋找理想的可替代能源和開(kāi)發(fā)高效的能量轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池因其能量轉(zhuǎn)換效率高、噪音低以及對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)吸引了廣大科研人員的研究興趣。其中，直接甲醇燃料電池因其體積能量密度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作溫度低以及原料甲醇來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn)在便攜式和固定式電源設(shè)備中具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，Pt和Pt基催化劑是最常用的直接甲醇燃料電池陽(yáng)極催化劑，但是Pt價(jià)格昂貴且容易被中間產(chǎn)物CO毒化，這嚴(yán)重影響直接甲醇燃料電池

2、的實(shí)際應(yīng)用。因此，研究既能降低貴金屬Pt的用量又能提高催化氧化甲醇性能的陽(yáng)極催化劑是目前研究工作的重點(diǎn)。
　　本論文主要通過(guò)在Pt催化劑的基礎(chǔ)上添加第二組分金屬或催化劑載體以及改變催化劑的結(jié)構(gòu)形貌等方面來(lái)提高直接甲醇燃料電池陽(yáng)極催化劑的催化性能，具體工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)以油胺為溶劑、還原劑和表面活性劑，通過(guò)簡(jiǎn)單的一步溶劑熱法合成PtRu納米花催化劑。用XRD、XPS、TEM、EDX、ICP-AES和電化學(xué)測(cè)試表

3、征所合成催化劑的形貌、組成和電化學(xué)性能。結(jié)果表明，得到的PtRu催化劑呈現(xiàn)出花狀納米結(jié)構(gòu)，并且在Pt與Ru比例不同時(shí)呈現(xiàn)出不同的形貌，其中由直徑為8-10nm的納米枝狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的PtRu納米花對(duì)甲醇電化學(xué)氧化表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能。
　　(2)以油胺為還原劑，在不加入任何表面活性劑的基礎(chǔ)上，利用溶劑熱法同時(shí)還原H2PtCl6·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O，得到三維(3D)連通PtNi枝狀納米催化劑。由于催化劑獨(dú)特的3D連通結(jié)

4、構(gòu)以及Pt和Ni之間的雙金屬協(xié)同效應(yīng)，與商用PtRu/C催化劑相比，3D連通結(jié)構(gòu)的PtNi枝狀催化劑對(duì)甲醇電化學(xué)氧化表現(xiàn)出更高的催化活性、穩(wěn)定性以及較強(qiáng)的抗毒化能力。
　　(3)以多壁碳納米管(MWCNTs)為載體，硼氫化鈉為還原劑，利用簡(jiǎn)單的化學(xué)還原法制備Pt/Co不同比例的Pt-Co/MWCNTs復(fù)合催化劑，并對(duì)其進(jìn)行了XRD、XPS、TEM表征和電化學(xué)性能表征。結(jié)果表明，當(dāng)Pt/Co的摩爾比為3∶1時(shí)，堿性環(huán)境中Pt3Co/