研磨等方法制備多壁碳納米管負(fù)載鈀基催化劑.pdf

1、直接乙醇燃料電池以其諸多的優(yōu)點(diǎn)受到了越來(lái)越多的關(guān)注，成為了一種頗具潛力的電源。在本論文中，利用了水熱法和干磨法制備多壁碳納米管負(fù)載的Pd基催化劑。利用X射線衍射、掃描電鏡和透射電鏡探究所制備樣品的微觀結(jié)構(gòu)和形貌。利用循環(huán)伏安法、阻抗法等等電化學(xué)測(cè)試方法測(cè)試所制備催化劑對(duì)乙醇電氧化反應(yīng)的催化活性。
　　主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:
　　1.利用氧化鈀為前驅(qū)體通過(guò)非常簡(jiǎn)單的熱解反應(yīng)與多壁碳納米管合成Pd/MWCNTs納米顆粒。熱解反應(yīng)時(shí)間

2、為3小時(shí)的鈀納米顆粒的平均粒徑為5nm，非常均勻地分布在多壁碳納米管的表面。利用循環(huán)伏安法、計(jì)時(shí)電流法、阻抗法等測(cè)試方法在乙醇溶液中測(cè)試所得納米復(fù)合材料的電催化活性。通過(guò)計(jì)時(shí)電流法的測(cè)試證明熱解3個(gè)小時(shí)得到的樣品在乙醇溶液中的電催化活性9.5倍高于熱解5個(gè)小時(shí)的樣品，它們?cè)诜€(wěn)定后的放電電流分別為151.9mA mg-1和15.9mA mg-1。熱解3個(gè)小時(shí)得樣品在乙醇溶液中良好的催化性能歸因于其更易析氫，更低的電極電位以及相較于其它催化

3、材料它里面有氧化鈀顆粒的存在。
　　2.首次發(fā)現(xiàn)利用干磨法處理工業(yè)級(jí)PdO和多壁碳納米管?？梢孕纬蓪?duì)乙醇氧化反應(yīng)有卓越電催化活性的催化劑。所制備的樣品用PdO/多壁碳納米管表示。作為對(duì)比還通過(guò)同樣的工藝制備出了石墨烯和石墨負(fù)載的PdO催化劑。分別用PdO/石墨烯和PdO/石墨表示。樣品的結(jié)構(gòu)和粒徑通過(guò)X射線衍射儀和透射電鏡進(jìn)行測(cè)試。盡管在XRD圖譜中，并沒(méi)有新的衍射峰出現(xiàn)，但是與初始材料PdO相比還是有很大改變。結(jié)果顯示PdO/多

4、壁碳納米管在所有制備的樣品中具有最小的晶型。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試，此樣品對(duì)乙醇的電氧化反應(yīng)具有最好的活性。CV測(cè)試結(jié)果顯示，PdO/多壁碳納米管催化劑對(duì)乙醇的氧化反應(yīng)催化氧化峰峰電流在掃速為50 mV s-1時(shí)為5029 mA mg-1，比之前報(bào)道的Pd/C催化劑的2361 mA mg-1高出2.1倍。經(jīng)過(guò)對(duì)細(xì)節(jié)的分析，認(rèn)為在PdO/多壁碳納米管催化劑上，氫氣的吸附過(guò)程是相對(duì)于其它兩種催化劑PdO/石墨烯和PdO/石墨具有更卓越電化學(xué)性能的主

5、要原因。更有趣的是，所制備的催化劑對(duì)甲醇和甲酸同樣也具有催化活性。
　　3.利用氯化鈀作為前驅(qū)體通過(guò)非常簡(jiǎn)單的與多壁碳納米管混合研磨方法制備成多壁碳納米管負(fù)載鈀基催化劑，所有藥品均不用進(jìn)行二次處理，探究了研磨時(shí)間對(duì)其晶型改變的影響，對(duì)其催化性能的影響。XRD測(cè)試結(jié)果顯示隨著研磨時(shí)間的增長(zhǎng)，初始材料PdCl2的晶型發(fā)生了明顯的變化。循環(huán)伏安測(cè)試結(jié)果表明在研磨時(shí)間為15min的時(shí)候，催化劑表現(xiàn)出了最好的對(duì)乙醇的電催化氧化活性，較之于其

6、它常用方法制備的催化劑其催化性能要高出3倍左右。通過(guò)循環(huán)伏安、電化學(xué)阻抗、計(jì)時(shí)電流等測(cè)試技術(shù)探究其晶型改變的原因及催化機(jī)理。利用XRD、XPS、EDS、SEM、HR-TEM等探究復(fù)合催化材料的成分組成，結(jié)構(gòu)及形貌。
　　4.多壁碳納米負(fù)載的PdxNiyFez三元金屬納米粒子(Pd、Ni、Fe進(jìn)料比為1∶1∶1、1∶1.5∶1、1∶1∶1.5、1∶1∶3、1∶0∶3)以室溫下離子液體1-丁基-3-甲基咪唑三氟磺酸鹽為溶劑通過(guò)熱解過(guò)程