雜多酸負(fù)載Ag@Pt-MWCNT復(fù)合催化劑的制備及其催化性能的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是新世紀(jì)以來重點(diǎn)研究的一種新能源裝置，具有能量密度高，清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)。但是電池陰極用以催化氧還原反應(yīng)的催化劑催化活性較低和成本高等缺點(diǎn)一直是影響PEMFC大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的一個重要因素。本文致力于將不同類型的雜多酸負(fù)載到Ag@Pt/MWCNT核殼型催化劑上，制備出一種催化活性高，成本較低的低鉑催化劑，對PEMFC的商業(yè)化應(yīng)用可以起到一定的促進(jìn)作用。
　　本文成功制備出了幾種不同的雜多酸，并將制備出

2、的雜多酸負(fù)載到Ag@Pt/MWCNTs核殼型催化劑上制備出幾種不同的雜多酸負(fù)載的復(fù)合低鉑催化劑。通過X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)及X射線光電子能譜分析(XPS)等物理表征方法對復(fù)合催化劑進(jìn)行物理表征，通過循環(huán)伏安、線性掃描伏安等電化學(xué)測試方法對其氧還原的催化性能進(jìn)行表征。主要工作如下:
　　1、通過常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法制備了三種釩原子取代數(shù)的磷鉬釩雜多酸(PMo12-xVxO40(x=1，2，3))，并通過化學(xué)浸漬法，將三種

3、釩原子取代數(shù)的磷鉬釩雜多酸負(fù)載到Ag@Pt/MWCNTs核殼型催化劑上制備出了復(fù)合催化劑Ag@Pt/MWCNTs-PMo12-xVxO40(x=1,2,3)。XRD等物理表征手段表明不同釩原子摻雜數(shù)會對雜多酸的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。穩(wěn)定性測試及循環(huán)伏安測試結(jié)果表明在不影響復(fù)合催化劑穩(wěn)定性的前提下，復(fù)合催化劑的催化活性有了顯著提高。三種雜多酸的負(fù)載量為20％時，對應(yīng)的復(fù)合催化劑在同等條件下電化學(xué)性能相對較好。并且多酸中釩原子數(shù)目的變化也會影響復(fù)合

4、催化劑的催化性能。其20％PMo10V2-Ag@Pt/MWCNTs復(fù)合催化劑的催化活性優(yōu)于同條件下其他復(fù)合催化劑，電化學(xué)活性面積可達(dá)95.2m2/g，起始還原電位可達(dá)0.968V。動力學(xué)研究分析表明O2在復(fù)合催化劑上通過直接“四電子”反應(yīng)還原成H2O。
　　2、通過硫酸酸化-乙醚萃取法制備了兩種Keggin結(jié)構(gòu)異構(gòu)體的硅鉬雜多酸(α、β-SiMo12O40)。然后將兩種異構(gòu)體的硅鉬雜多酸(α、β-SiMo12O40)分別以不同的摻

5、雜比例負(fù)載到Ag@Pt/MWCNTs核殼型催化劑上制備出了復(fù)合催化劑Ag@Pt/MWCNTs-α、β-SiMo12O40。對所制備的兩種硅鉬雜多酸進(jìn)行物理表征發(fā)現(xiàn)其在結(jié)構(gòu)上存在差別。復(fù)合催化劑的電化學(xué)測試結(jié)果表明兩種結(jié)構(gòu)異構(gòu)體硅鉬雜多酸的加入提高了復(fù)合催化劑的催化活性，且兩種硅鉬雜多酸的最佳負(fù)載量都為15％。異構(gòu)體結(jié)構(gòu)不同，所制備的復(fù)合催化劑催化活性也受到了影響。其中，Ag@Pt/MWCNTs-15％β-SiMo12O40復(fù)合催化劑的催

6、化活性優(yōu)于Ag@Pt/MWCNTs-15％α-SiMo12O40復(fù)合催化劑，其電化學(xué)活性面積可達(dá)85.92m2/g，起始還原電位可達(dá)0.922V。動力學(xué)研究分析表明O2在復(fù)合催化劑上通過直接“四電子”反應(yīng)還原成H2O。
　　3、本文制備了硅鎢雜多酸化合物(SiW12O40)。并將其以不同的負(fù)載量通過化學(xué)浸漬法負(fù)載到Ag@Pt/MWCNTs核殼型催化劑上制備出了Ag@Pt/MWCNTs-SiW12O40復(fù)合催化劑。XRD測試分析結(jié)果