雜多酸負載Ag@Pt-MWCNT復合催化劑的制備及其催化性能的研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(PEMFC)是新世紀以來重點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。但是電池陰極用以催化氧還原反應的催化劑催化活性較低和成本高等缺點一直是影響PEMFC大規(guī)模商業(yè)化應用的一個重要因素。本文致力于將不同類型的雜多酸負載到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)化應用可以起到一定的促進作用。
　　本文成功制備出了幾種不同的雜多酸，并將制備出

2、的雜多酸負載到Ag@Pt/MWCNTs核殼型催化劑上制備出幾種不同的雜多酸負載的復合低鉑催化劑。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合催化劑進行物理表征，通過循環(huán)伏安、線性掃描伏安等電化學測試方法對其氧還原的催化性能進行表征。主要工作如下:
　　1、通過常規(guī)的實驗方法制備了三種釩原子取代數的磷鉬釩雜多酸(PMo12-xVxO40(x=1，2，3))，并通過化學浸漬法，將三種

3、釩原子取代數的磷鉬釩雜多酸負載到Ag@Pt/MWCNTs核殼型催化劑上制備出了復合催化劑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會對雜多酸的結構產生影響。穩(wěn)定性測試及循環(huán)伏安測試結果表明在不影響復合催化劑穩(wěn)定性的前提下，復合催化劑的催化活性有了顯著提高。三種雜多酸的負載量為20％時，對應的復合催化劑在同等條件下電化學性能相對較好。并且多酸中釩原子數目的變化也會影響復合

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

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

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