碳載鉑和鉑鈷合金納米粒子電催化劑對(duì)氧氣還原的電催化.pdf

1、由于化石燃料的危機(jī)和使用化石燃料引起的環(huán)境污染，燃料電池越來(lái)越受到人們的關(guān)注。其中，質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)和直接甲醇燃料電池(DMFC)的研制倍受關(guān)注。然而，就這兩種燃料電池研制的現(xiàn)狀，陰極催化劑高的鉑用量和高的極化過(guò)電位等限制了其商業(yè)化開(kāi)發(fā)。由于氧氣還原的高度不可逆性和“混合電位”效應(yīng)，對(duì)于PEMFC，即使在開(kāi)路電位氧電極的過(guò)電位還有約0.2V。而對(duì)于DMFC，由于甲醇能透過(guò)質(zhì)子交換膜從陽(yáng)極滲透到陰極，造成陰極的“混合電位”

2、效應(yīng)，導(dǎo)致了氧電極的性能更差，過(guò)電位又增加了約0.2～0.3V。因此，無(wú)論從提高催化活性、降低陰極鉑載量，還是從提高陰極抗甲醇性能考慮，對(duì)于氧氣電催化還原的研究仍然非常重要。同時(shí)，就目前研究現(xiàn)狀，對(duì)氧電極催化性能的提高和陰極鉑載量的降低也還有很大的空間。 本論文通過(guò)羰基簇合物途徑制備了碳載Pt(Pt/C)和碳載雙金屬Pt-Co(Pt-Co/C)合金納米電催化劑，評(píng)價(jià)了它們對(duì)氧氣還原的電催化行為，并與E-Tek商業(yè)催化劑進(jìn)行了比較

3、。主要研究結(jié)果如下： 通過(guò)Pt羰基簇合物途徑制備了不同金屬載量的Pt/C催化劑，X-射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)的測(cè)試結(jié)果顯示，不同載量Pt/C催化劑的粒子大小都在2～4nm之間，并且具有窄的粒徑分布和良好的分散性，與美國(guó)E-Tek公司2003年新開(kāi)發(fā)的的商業(yè)催化劑粒徑大小相似。對(duì)于氧氣的電還原，在控制電極表面金屬載量一定，氧還原活性隨Pt載量的增加，催化活性依次降低，其原因可能是由于Pt載量的增加，其有效電活性

4、面積降低的緣故。 通過(guò)金屬羰基簇合物途徑還制得了不同Pt：Co原子比的Pt-Co/C合金納米催化劑，XRD測(cè)試表明合成出的Pt-Co合金為面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)的固態(tài)溶液，其平均粒徑大小在2～3nm之間，熱分析和等離子發(fā)射光譜分析證明合成出的催化劑的Pt與Co實(shí)際組成和理論值基本一致。TEM結(jié)果表明Pt-Co合金粒子粒徑大小在2～4nm之間，且分散度高、粒徑分布窄。與自制的和E-Tek的Pt/C催化劑相比，Pt-Co/C催化劑對(duì)