負(fù)載型鉑基納米電極的制備及電催化性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）由于其高能量密度、低運(yùn)行溫度、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已引起人們的廣泛關(guān)注。Pt或Pt基合金具有更優(yōu)異的甲醇催化性能，常常被首選為DMFC陽極的催化劑，但Pt催化劑價(jià)格昂貴和易CO中毒的缺點(diǎn)嚴(yán)重抑制了DMFC的大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)化發(fā)展。因此，研究制備高活性鉑基納米電極、減少貴金屬的用量同時(shí)有效抑制催化劑中毒具有重要的意義。本文以陽極氧化制備的TiO2納米管陣列（TNTs）為載體，通過脈沖電沉積制備了高催化性能的Pt/TN

2、Ts復(fù)合電極、Pt/RuO2/TNTs復(fù)合電極和PtRu/TNTs復(fù)合電極，借助XRD、FESEM、EDS、XPS和循環(huán)伏安等表征手段，研究了電解液組成和電沉積參數(shù)對(duì)電極微觀形貌、成分、物相以及電催化性能和抗CO中毒性能的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　第三章以TNTs為載體，采用脈沖電流沉積制備了高活性的納米顆粒Pt/TNTs復(fù)合電極，考察了TNTs摻雜處理、脈沖沉積時(shí)間等對(duì)電極催化性能的影響。通過還原摻雜處理，TNTs表面的部分

3、Ti4+被還原成Ti3+，改善了TNTs的導(dǎo)電性，在電沉積過程中促使生成細(xì)小、均勻的Pt納米顆粒，使電極的甲醇氧化催化性能顯著提高。動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明，Pt/還原摻雜TNTs復(fù)合電極的傳遞系數(shù)αn值為0.198，與Pt/未還原摻雜TNTs電極相比大大提高。電沉積240min制備的復(fù)合電極催化活性相對(duì)較高，甲醇氧化峰電流達(dá)到76.6 mA/cm2，電極的甲醇催化性能提升了60％。
　　第四章以TNTs為載體，通過涂覆RuO2、電沉積

4、Pt納米顆粒制備了Pt/RuO2/TNTs復(fù)合電極，詳細(xì)研究了RuO2中間層對(duì)電極催化活性及抗中毒性能的影響。通過電化學(xué)阻抗測(cè)試發(fā)現(xiàn)，中間層RuO2的存在使電荷轉(zhuǎn)移電阻Rct和電感L降低到28.3Ω·cm2和82.6H·cm2，這說明中間層RuO2不僅促使電極的甲醇氧化催化活性提升，且有利于抑制Pt中毒現(xiàn)象。RuO2涂覆5次時(shí)，電沉積1500s制備的電極在0.5mol/L CH3OH、1mol/L H2SO4溶液中甲醇催化峰電流可達(dá)到1

5、05mA/cm2，RuO2涂覆13次后的電極經(jīng)過500圈后甲醇催化性能保持在原來的96.7%，在低電位（0.4VSCE）就出現(xiàn)了CO氧化電流，表現(xiàn)出優(yōu)秀的穩(wěn)定性和抗CO中毒性能。
　　第五章以TNTs為載體，通過電化學(xué)共沉積制備得到具有納米顆粒PtRu/TNTs復(fù)合電極，研究了電解液中PtRu摩爾濃度比、脈沖電位和占空比等因素對(duì)電極催化性能及抗中毒性能的影響。優(yōu)化工藝條件為：電解液中PtRu摩爾比為5:1，脈沖沉積電位V1=-0.