直接乙醇燃料電池：鉑基和鈀基電催化劑的研究.pdf

1、直接乙醇燃料電池（DEFC）具有低污染、理論能量密度高、燃料來源廣泛、儲存和運輸方便等優(yōu)點，在便攜式電源、電動汽車等領(lǐng)域有廣范的應(yīng)用前景，對解決能源短缺和環(huán)境污染兩大難題有重大的意義。目前 DEFC最常用的催化劑是 Pt基催化劑，Pt基催化劑對乙醇電化學氧化（EOR）的活性不高，而且 EOR反應(yīng)中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物會造成催化劑中毒失活。因此，開發(fā)高活性的催化劑對 DEFC的發(fā)展具有重要意義。而且，由于 Pt的價格較高、儲量稀少，所以研究負載

2、量低的 Pt基催化劑或是非 Pt催化劑已勢在必行。本文從催化劑的活性、穩(wěn)定性和制備成本三方面考慮，主要研究了以下內(nèi)容：
　?。?）本文通過溶劑蒸發(fā)法制備了介孔 SnO2，然后利用乙二醇還原法制備了介孔PtSnO2/C電催化劑。通過 X-射線衍射（XRD），X-射線光電子能譜分析（XPS）、透射電鏡（TEM）和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）等表征手段，對催化劑的形貌和組成元素進行表征。證明了介孔 SnO2和 Pt納米

3、粒子成功的固載在碳載體上。通過電化學性能測試可知，由于介孔 SnO2的加入，雖然催化劑的電化學表面積（ECSA）明顯降低了，但活性和抗中毒能力有明顯的提高，這是因為和普通的 PtSnO2/C催化劑相比，介孔 SnO2和 Pt納米粒子的接觸面積更大，相互作用也更強，提高了 Pt活性位的催化能力，降低了中間產(chǎn)物在 Pt活性位的覆蓋，減少了催化劑的失活，從而使催化劑的活性和穩(wěn)定性有了明顯的提高。
　?。?）本文結(jié)合了囊泡模板法和化學還原

4、法制備了中空結(jié)構(gòu)的 PdCu納米球，在常溫下以水為溶劑，VulcanXC-72碳黑為載體制備了中空 PdCu/C催化劑。通過 TEM和高角度環(huán)形暗場-掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）對催化劑進行表征，結(jié)果表明 PdCu納米球是由 PdCu納米粒子構(gòu)成，而且負載后的 PdCu納米球仍然保持中空結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的元素映射也證明了 Pd、Cu兩種元素是均勻分布在中空球上。和 Pd/C相比，PdCu/C催化劑對氧還原反應(yīng)(ORR)的催化活性

5、顯著提高，經(jīng)過3000圈CV的穩(wěn)定性測試，PdCu/C催化劑的電流密度下降了24.8％，而且穩(wěn)定后的電流密度也遠高于 Pd/C和 Pt/C催化劑。中空 PdCu/C催化劑具有更高的催化活性和穩(wěn)定性可歸因于兩方面：一方面，Cu的摻雜提高了 Pd的分散度；另一方面，中空結(jié)構(gòu)的納米粒子和實心納米顆粒相比，前者的比表面積更大，提供的活性位也更多。
　?。?）本文采用簡單的水熱法，在聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、溴化鉀、四氯鉑酸鉀、氯鈀酸鈉、氯

6、化銅體系中，通過控制鹽酸的量制備了就有高晶面的 PtPdCu凹面立方體。通過 XRD表征證明了 PtPdCu/C-1和 PtPdCu/C-2兩種催化劑都存在合金相。通過對制備的 PtPdCu/C-1和 PtPdCu/C-2催化劑進行陰極 ORR性能的測試，表明高指數(shù)晶面的PtPdCu/C-1和 PtPdCu/C-2比 Pt/C催化劑更優(yōu)異的催化活性。這主要歸因于其具有更大催化活性位（缺陷位）的高指數(shù)晶面以及 Pt和其他金屬（Cu和 Pd