鉑納米催化劑的新型載體研究以及Cu納米粒子的形貌控制合成.pdf

1、燃料電池廣泛使用鉑基催化劑，鉑催化劑的電催化性能取決于鉑納米粒子大小、形貌、分散性以及鉑催化劑載體。載體對催化劑的整體性能有著巨大的影響，催化劑載體不僅可以加大貴金屬或者非貴金屬催化劑的分散度，防止催化劑的團聚，提高催化劑的穩(wěn)定性，還可以通過與催化劑的相互作用來提高催化劑的催化活性。因此，對催化劑載體的研究備受關(guān)注。傳統(tǒng)鉑催化劑炭黑載體表面與Pt納米粒子的結(jié)合力較弱，導(dǎo)致Pt納米粒子易于在表面遷移、團聚，甚至脫落?？梢允褂脙煞N方法解決傳

2、統(tǒng)炭黑載體的不足，第一，使用新型非炭黑材料;第二，對傳統(tǒng)碳載體改性，利用載體功能化提高催化劑的催化性能。
　　本論文制備了具有氧缺陷的灰黑色TiO2(H-TiO2)，以它為載體負(fù)載鉑納米粒子，考察其對甲醇電氧化的催化性質(zhì)。另外，還探索采用富含N元素的廉價FeNxC非鉑催化劑作為載體負(fù)載鉑納米粒子，制成復(fù)合催化劑，研究其對氧還原(ORR)催化性能。此外，采用電化學(xué)和化學(xué)還原法，合成出不同形貌的Cu納米粒子。主要研究內(nèi)容和結(jié)論分為以下

3、三個部分:
　　(1)以四氯化鈦為前驅(qū)體，采用水熱法合成白色TiO2納米棒，在純H2氣氛，高溫?zé)崽幚碇频镁哂醒跞毕莺蚑i3+填隙原子的灰黑色二氧化鈦(H-TiO2)納米棒。將1.9 nm大小的Pt納米粒子負(fù)載于此兩種二氧化鈦納米棒上，制得Pt/TiO2和Pt/H-TiO2催化劑。電化學(xué)測試表明H-TiO2載體能夠增強氧在Pt表面的吸脫附能力，從而提高其甲醇電催化氧化活性:Pt/H-TiO2電極甲醇氧化峰電流密度為Pt/TiO2電極

4、的1.6倍、為Pt/C電極的2.1倍。
　　(2)利用本實驗室制備的以聚苯二胺、FeCl3和J600炭黑為前驅(qū)體，經(jīng)過高溫?zé)崽幚碇频玫腇eNxC（一種非鉑催化劑）為載體，負(fù)載Pt納米粒子，制得Pt/FeNxC復(fù)合催化劑。XPS測試表明Pt/FeNxC上的Pt4f譜峰結(jié)合能增加，d電子能帶重心下移。電化學(xué)測試表明，在0.85 V處，Pt/FeNxC的ORR活性是Pt/KJ600的2.3倍。這與歸結(jié)于d電子能帶重心下移，降低氧的吸附強