鈀金催化劑的制備、表征及其電催化氧化乙醇活性的研究.pdf

1、直接乙醇燃料電池(Direct ethanol fuel cells，DEFCs)是一種乙醇作為燃料把化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。目前DEFCs中的陽極催化劑使用貴金屬Pt或Pt合金。但Pt資源匱乏且價格昂貴，直接制約了DEFCs的大規(guī)模商業(yè)化進程。另外，由于Pt受到CO等中間產物的中毒，影響了乙醇的電催化氧化（EOR）的動力學過程。因此，研究低Pt、高活性的陽極催化劑是DEFCs亟待解決的問題。Pd的價格是Pt的1/3，地殼中蘊藏

2、量遠高于Pt，更為重要的是，在堿性介質中其EOR活性高于Pt。研究人員發(fā)現，純Pd作為陽極催化劑仍難以擺脫中間產物CO的中毒問題。而Pd的合金，如PdAu/C催化劑顯示較高的EOR活性。催化劑的活性和穩(wěn)定性與其結構、粒徑尺寸、分散性等因素有關，而這些因素與其制備方法直接相關。以往PdAu/C催化劑的制備大多是在水相中進行，受水溶液強極性的影響容易團聚，而在單一有機溶劑中獲得的金屬納米粒子分散性好，但是由于Pd鹽前驅體在有機相中溶解度低，

3、原料的選擇受到限制。
　　本研究主要內容包括：⑴以四丁基氫氧化銨作為相轉移劑和保護劑，硼氫化鈉作為還原劑，在二氯甲烷中成功制備Pd/C-1和不同比例的PdmAu/C-1（m=1、2、3、4）納米粒子。為了與之作對比，在水相中制備Pd/C-2和PdmAu/C-2（m=1、2、3、4）；⑵XRD結果表明，PdmAu/C-1為合金，而Pd3Au/C-2是異質物理組合的雙金屬，并未形成合金。 Au的引入改變了PdmAu/C的晶格常數；TE

4、M結果顯示，Pd/C-1和PdmAu/C-1中金屬顆粒大多均勻地分散在碳載體上，形狀較統一，沒有明顯的大量團聚現象。Pd/C-2和PdmAu/C-2金屬粒子分布在活性炭表面，出現明顯團聚現象；⑶EOR活性結果表明，不同比例的催化劑中，Pd3Au/C-1和Pd3Au/C-2具有最佳活性。電化學活性結果表明，電催化氧化乙醇的CV圖中Pd3Au/C-1的峰電流是Pd3Au/C-2的2.6倍，i-t圖中Pd3Au/C-1的穩(wěn)態(tài)電流是Pd3Au/

5、C-2的3.0倍。Pd3Au/C-1和Pd3Au/C-2平均晶體粒徑分別為3.67 nm和3.08nm相差不大，但是前者粒徑分布均勻而且分散性優(yōu)于后者；⑷XPS結果表明，在Pd/C的基礎上添加Au，使Pd3Au/C-1的3d5/2負移0.77 eV，Pd3Au/C-2負移0.19 eV。Pd3Au/C-1中電子結合能發(fā)生較大化學位移，說明Pd表面與Au相互作用加強； O1s結果表明，Pd3Au/C-1表面吸附羥基量（8.10％）高于 P