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(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。目前DEFCs中的陽(yáng)極催化劑使用貴金屬Pt或Pt合金。但Pt資源匱乏且價(jià)格昂貴，直接制約了DEFCs的大規(guī)模商業(yè)化進(jìn)程。另外，由于Pt受到CO等中間產(chǎn)物的中毒，影響了乙醇的電催化氧化（EOR）的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。因此，研究低Pt、高活性的陽(yáng)極催化劑是DEFCs亟待解決的問(wèn)題。Pd的價(jià)格是Pt的1/3，地殼中蘊(yùn)藏

2、量遠(yuǎn)高于Pt，更為重要的是，在堿性介質(zhì)中其EOR活性高于Pt。研究人員發(fā)現(xiàn)，純Pd作為陽(yáng)極催化劑仍難以擺脫中間產(chǎn)物CO的中毒問(wèn)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(jié)構(gòu)、粒徑尺寸、分散性等因素有關(guān)，而這些因素與其制備方法直接相關(guān)。以往PdAu/C催化劑的制備大多是在水相中進(jìn)行，受水溶液強(qiáng)極性的影響容易團(tuán)聚，而在單一有機(jī)溶劑中獲得的金屬納米粒子分散性好，但是由于Pd鹽前驅(qū)體在有機(jī)相中溶解度低，

3、原料的選擇受到限制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以四丁基氫氧化銨作為相轉(zhuǎn)移劑和保護(hù)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(duì)比，在水相中制備Pd/C-2和PdmAu/C-2（m=1、2、3、4）；⑵XRD結(jié)果表明，PdmAu/C-1為合金，而Pd3Au/C-2是異質(zhì)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(shù)；TE

4、M結(jié)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(tǒng)一，沒(méi)有明顯的大量團(tuán)聚現(xiàn)象。Pd/C-2和PdmAu/C-2金屬粒子分布在活性炭表面，出現(xiàn)明顯團(tuán)聚現(xiàn)象；⑶EOR活性結(jié)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(xué)活性結(jié)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?xún)?yōu)于后者；⑷XPS結(jié)果表明，在Pd/C的基礎(chǔ)上添加Au，使Pd3Au/C-1的3d5/2負(fù)移0.77 eV，Pd3Au/C-2負(fù)移0.19 eV。Pd3Au/C-1中電子結(jié)合能發(fā)生較大化學(xué)位移，說(shuō)明Pd表面與Au相互作用加強(qiáng)； O1s結(jié)果表明，Pd3Au/C-1表面吸附羥基量（8.10％）高于 P