PtNi-C、Pt-C和Ru-C納米復合材料的多元醇法合成及其在燃料電池和電化學超級電容器中的應用.pdf

1、燃料電池是高效,綠色的發(fā)電裝置,其中以甲醇為燃料的甲醇燃料電池以其工作溫度低,重量輕。能量密度大等優(yōu)點可被廣泛應用在航天航空,潛艇,電動車,便攜式電源等是目前研究最為廣泛的一種。但甲醇在陽極的氧化反應動力學低是此類燃料電池需要克服的困難之一。過渡金屬Pt及Pt基合金為基礎的金屬材料是有機分子脫氫氧化催化劑的首先材料,因此是此類燃料電池的陽極氧化常用的催化劑。催化劑的催化活性與催化劑顆粒的尺寸、形貌及分布等有關,因此制備顆粒大小適宜、分布

2、均勻的催化劑是提高催化劑的催化活性、催化劑利用率以及燃料電池性能的關鍵。電化學超級電容器是建立在電化學原理基礎上的新型大容量儲能器件,電極材料是決定電化學超級電容器性能的兩大關鍵因素(電極材料與電解液)之一,對電極材料研究主要集中在各種活性炭材料、導電聚合物材料、金屬氧化物材料等,制備具有高比電容的電極材料是超級電容器的關鍵。 本論文主要研究以多元醇法制備高分散的碳負載的Pt、PtNi、Ru金屬復合材料,XRD(X射線衍射)、T

3、EM(透射電子顯微鏡)、EDX(X射線能譜)等對其結構進行了表征。Pt/C、PtNi/C電化學分析研究了其對甲醇氧化的電催化活性以及Ru/C作為電化學超級電容器陽極材料的比電容。 通過多元醇法制備了PtNi/C合金催化劑,利用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應溶液的pH值。通過XRD、TEM、EDX對其結構進行表征,結果表明反應pH值對多元醇法制備PtNi/C合金催化劑的合金顆粒大小具有一定的調(diào)控作用。電化學實驗結果表明,隨著PtNi/C合金

4、催化劑顆粒的減小其對甲醇氧化的電催化活性增加,同時PtNi/C合金催化劑具有一定抗CO中毒作用。 添加醋酸根作為穩(wěn)定劑,在多元醇法中合成了高分散20％Pt/C納米催化劑,并在此基礎上成功制備了高分散、高載量的40％Pt/C催化劑。通過對其結構進行表征可知,當醋酸根與Pt的原子比為5左右時所制得的Pt納米粒子其粒徑在3.0 nm左右。電化學實驗結果表明此法制備的Pt/C納米催化劑具有很好的催化活性。利用多元醇法直接合成了不同質(zhì)量分