不同方法制備的Pd基催化劑對(duì)乙醇電催化性能的研究.pdf

1、直接乙醇燃料電池(DEFCs)已經(jīng)被公認(rèn)為是非常有前途的能量轉(zhuǎn)換器。它可以直接把乙醇中儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。在本論文中，除了用水熱法制備Pd基催化劑之外，還采用了以水熱法為基礎(chǔ)，在電沉積過(guò)程中通過(guò)循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電流法制備石墨烯負(fù)載的Pd基催化劑。利用SEM和TEM表征方法觀察催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌。利用循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電流法和阻抗法等一系列電化學(xué)測(cè)試方法探究催化劑對(duì)乙醇的電催化活性。
　　主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:
　　1.首先，我

2、們將PdO和石墨烯在一定條件下熱解，制得的樣品固定在玻碳(GC)電極上，然后就可以得到經(jīng)過(guò)熱解處理的PdO/G負(fù)載的玻碳電極。我們采用了循環(huán)伏安掃描的方法，在一定的電勢(shì)范圍內(nèi)，更換了四種不同的掃速對(duì)上述制得的樣品進(jìn)行掃描，循環(huán)圈數(shù)均為50圈，這樣就得到了四種不同掃速處理的PdO/G負(fù)載的GC電極，在這項(xiàng)工作中，掃速分別為5、10、50和90mV s-1，上述制得的催化劑記為a、b、c和d。樣品的形貌特征主要通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和

3、透射電子顯微鏡(TEM)表征。所制備的催化劑對(duì)乙醇氧化反應(yīng)(EOR)的電催化活性主要通過(guò)循環(huán)伏安法(CV)和計(jì)時(shí)電流法進(jìn)行測(cè)試。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，掃速為10mV s-1制得的PdO/G催化劑的電催化性能最好。該催化劑優(yōu)于其他催化劑的主要原因是它的Pd含量相對(duì)較多并且粒徑相對(duì)較小。
　　2.將PdO和石墨烯組成的懸浮溶液放入馬弗爐中，在200℃下煮沸2小時(shí)，過(guò)濾并干燥，將最后所得樣品表示為PdO/G材料。然后，將樣品固定在玻碳(G

4、C)電極上，產(chǎn)生PdO/G涂覆的GC電極。最后，在含有PdCl2和Na2SO4的溶液中，以10mV s-1的掃描速率，通過(guò)恒電位的方法掃描制備各種循環(huán)圈數(shù)（0，20，50和80個(gè)循環(huán)）的電極，這樣就產(chǎn)生四種PdO/G電極（記為催化劑a、b、c和d），表示為電位掃描周期(PSC)處理的PdO/G電極。樣品的形貌主要通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)表征。PSC處理的催化劑對(duì)乙醇氧化反應(yīng)(EOR)的電催化能力主要通過(guò)循環(huán)

5、伏安法(CV)和計(jì)時(shí)電流法(CA)檢測(cè)。電化學(xué)結(jié)果表明，通過(guò)50個(gè)循環(huán)處理的PdO/G催化劑（催化劑c）在所有制備的催化劑中表現(xiàn)出了最好的電催化活性。與其它催化劑相比，較小的粒徑和較高的金屬Pd含量被認(rèn)為是催化劑c對(duì)EOR優(yōu)異的電催化活性的主要原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，掃描周期是一種可以提高PdO/G復(fù)合材料對(duì)EOR電催化活性的方法。
　　3.通過(guò)熱解法制備PdO和石墨烯復(fù)合材料，然后將得到的復(fù)合材料涂覆在玻碳電極上，在含有PdCl2和

6、Na2SO4的溶液中，通過(guò)計(jì)時(shí)電流法，施加不同的負(fù)電位(-0.65V，-0.75V和-0.85V)制備出三種PdO/G電極，分別記為催化劑a、催化劑b和催化劑c。催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌主要通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)表征。催化劑對(duì)乙醇的電催化活性主要通過(guò)循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電流法和阻抗法檢測(cè)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，催化劑b對(duì)EOR的催化效果更好。因?yàn)榇呋瘎゜的顆粒粒徑最小，并且與其他催化劑相比，催化劑b中金屬Pd的含量最

7、多，所以我們認(rèn)為催化劑b對(duì)乙醇的電催化效果最好。
　　4.將PdO與PdCl2按摩爾比為1∶1放入玻璃瓶中，然后把石墨烯放入到玻璃瓶中，超聲30min，制得PdO、PdCl2和石墨烯組成的懸濁液，將懸濁液放入馬弗爐中，在200℃分別煅燒3h、4h和5h，從而制得石墨烯負(fù)載的Pd基催化劑（記為催化劑a、催化劑b和催化劑c）。用SEM和TEM觀察催化劑的結(jié)構(gòu)和形貌，用循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電流法和阻抗法等一系列電化學(xué)方法探究催化劑的電氧化性