Pd基合金催化劑制備及甲酸電催化氧化性能研究.pdf

1、直接甲酸燃料電池由于具有開路電位高、安全性能好等優(yōu)勢，而備受各國學者的關注。與Pt族貴金屬相比，貴金屬鈀具有較好的甲酸電催化氧化活性，但它在甲酸溶液中的穩(wěn)定性和催化活性仍需進一步提高。本文分別研究了Pd基Pt、Fe合金納米催化劑，與商業(yè)Pd/C相比，催化活性和穩(wěn)定性都有了非常大的提高。
　　制備PdPt合金首先將PDDA溶液與XC-72R碳混合，PDDA以靜電自組裝形式在XC-72R吸附排列。通過NaBH4冰水溶液還原，在XC-7

2、2R碳上得到均勻分布PdPt顆粒。研究了不同Pd和Pt原子比例的合金催化劑在甲酸中的電化學性能，研究結果表明，Pd0.9Pt0.1/C催化劑具有良好的甲酸氧化性能，面積比活性可達22.67A.m-2，起峰電位和峰值電位也比較負。結合物理表征認為甲酸電催化氧化活性的顯著提高主要歸功于“電子效應”和“第三體效應”。
　　為了降低成本，用Fe金屬來替代Pt，通過膠體法制備了PdFe納米合金。研究了不同Pd和Fe原子比例、不同焙燒溫度對P

3、dFe合金催化劑的影響，并對其影響機制進行了分析。研究結果表明，相比于Pd0.9Pt0.1/C催化劑，原子比例為1：1，焙燒溫度為900℃的Pd50Fe50/C甲酸氧化活性提高了50％。結合XRD、XPS和TEM的物理表征分析了Pd50Fe50/C催化劑性能提升機制，結果表明，采用膠體法制備可制備出分散均勻、尺寸在3nm～5nm之間的小尺寸合金顆粒；同時Pd與Fe之間的電子效應和晶格應力作用，可改變反應物、中間產(chǎn)物、最終反應物在催化劑表

4、面的吸附能力，有助于催化劑抗毒化能力的提高，可促進甲酸氧化反應的進行。
　　為了進一步提高Pd50Fe50/C的催化活性和穩(wěn)定性，利用K2PtCl6與PdFe合金中Fe之間的置換作用，制備了超低Pt原子簇修飾的PtPd@PdFe/C類核殼結構催化劑。與Pd50Fe50/C相比，PtPd@PdFe/C類核殼結構催化劑甲酸氧化活性和抗毒化能力得到大幅提升，面積比活性高達45.12A.m-2(1933.06A.g-1)，起峰電位和峰值電