鈀基催化材料對(duì)甲酸及肼的電催化氧化研究.pdf

1、在最近幾十年，具有眾多優(yōu)點(diǎn)的直接甲酸燃料電池(DFAFC)在全球范圍內(nèi)日益受到關(guān)注和重視，許多研究者為提升DFAFC的陽極鈀催化劑的電催化性能做出了許多努力。催化劑的電催化性能和催化劑的結(jié)構(gòu)特征、合金組成和載體結(jié)構(gòu)與材料性質(zhì)等因素有關(guān)。本論文從篩選合適的二元鈀基合金催化劑和改進(jìn)催化劑的載體兩方面入手來提高DFAFC的陽極電催化劑的催化性能。我們制備了活性碳負(fù)載的Pd-Cr、石墨烯負(fù)載的Pd催化劑以及玻璃碳基底和Au超微電極上負(fù)載的Pd納

2、米結(jié)構(gòu)，并探索討論了它們?cè)诩姿岬碾姶呋趸矫娴男阅?；?X-射線衍射光譜(XRD)、原子力顯微鏡光譜(AFM)、X-射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等方法對(duì)催化劑進(jìn)行了表征；采用循環(huán)伏安法(CV)，線性掃描法(LSV)，計(jì)時(shí)電流法(CA)等電化學(xué)檢測(cè)方法，測(cè)試了各催化劑對(duì)甲酸電催化氧化的活性和穩(wěn)定性。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.研究了不同原子比的碳載Pd-Cr合金催化劑對(duì)甲酸的

3、電催化氧化性能：采用化學(xué)還原法，以 NaHB4為還原劑制備了不同組分的PdxCr1-x/C（0.6　　2.研究了石墨烯負(fù)載的Pd(Pd/Grap

4、hene)催化劑對(duì)甲酸的電催化氧化：首先以改進(jìn)的Hummers法液相氧化合成氧化石墨烯，然后以NaHB4為還原劑，采用一步還原法制得Pd/Graphene催化劑，并對(duì)Pd/Graphene催化劑進(jìn)行了物理表征和電化學(xué)測(cè)試。由XRD和TEM可知Pd/Graphene催化劑中Pd納米粒子的平均直徑為3.8 nm。由XPS圖譜可知Pd/Graphene催化劑中Pd3d2/5電子結(jié)合能正移了1.6 eV，這說明Pd3d電子云密度降低了。電化學(xué)測(cè)

5、試結(jié)果表明Pd/Graphene催化劑對(duì)甲酸的氧化峰電位較之于Pd/C催化劑負(fù)移了150 mV；且在Pd/Graphene催化劑電極上，甲酸氧化的峰電流密度較高、穩(wěn)定性較好。這一方面是由于 Pd納米粒子尺寸較小，另一方面是由于石墨烯在還原過程中保留了部分含氧基團(tuán)，這使得催化劑具有較好的親水性，從而使反應(yīng)能更好的進(jìn)行。
　　3.研究了玻璃碳負(fù)載的Pd納米結(jié)構(gòu)和超微電極上負(fù)載 Pd納米結(jié)構(gòu)的電氧化行為：采用電沉積的方法分別在玻璃碳和超