Pd基催化劑在硼氫化鈉電氧化反應(yīng)中的電化學(xué)行為研究.pdf

1、Pd基催化劑在硼氫化鈉電氧化反應(yīng)中的電基催化劑在硼氫化鈉電氧化反應(yīng)中的電化學(xué)行為研究化學(xué)行為研究StudyonElectrochemicalBehaviofPdbasedAnodeCatalyststowardsSodiumBohydrideElectrooxidation學(xué)科專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究生：李健指導(dǎo)教師：黃成德副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年五月摘要直接硼氫化鈉燃料電池（DBFC）作為一種新型的化學(xué)電源，具有燃料易儲(chǔ)存與運(yùn)輸、無(wú)

2、陽(yáng)極催化劑的CO中毒現(xiàn)象、理論開(kāi)路電壓高、較高的功率密度和工作溫度低等優(yōu)點(diǎn)，受到了研究人員的廣泛關(guān)注。DBFC在便攜式電源領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，然而要實(shí)現(xiàn)其商業(yè)實(shí)用化還需進(jìn)一步的深入研究。如何開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)高催化活性、低成本和高選擇性的陽(yáng)極催化劑，從而提高NaBH4電氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速度，同時(shí)降低水解反應(yīng)程度，是DBFC陽(yáng)極催化劑研究的主要目標(biāo)，也是實(shí)現(xiàn)DBFC商業(yè)化的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)DBFC存在的問(wèn)題，本論文制備了不同原子比的PdAgC和Pd

3、FeC催化劑，并研究了它們?cè)谂饸浠c電氧化反應(yīng)中的電化學(xué)行為。主要研究?jī)?nèi)容如下：1.采用化學(xué)還原法制備了PdC催化劑，并通過(guò)循環(huán)伏安和計(jì)時(shí)電流法分別研究了掃描速度、電解液的組成、溫度、載體及催化劑制備方法對(duì)硼氫化鈉在PdC上的電化學(xué)行為的影響，結(jié)果表明它們對(duì)硼氫化鈉電氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速度和反應(yīng)機(jī)理均有不同程度的影響。2.室溫下采用化學(xué)還原法分別制備了PdC、Pd67Ag33C、Pd50Ag50C和Pd33Ag67C催化劑，并考察了它們對(duì)硼

4、氫化鈉電氧化反應(yīng)行為的影響。研究結(jié)果表明適量Ag的摻雜可以有效降低催化劑的成本，并且具有較高的催化活性和轉(zhuǎn)移電子數(shù)，有利于燃料效率的提高。同時(shí)所制備的催化劑金屬納米顆粒均勻地分散在載體碳黑的表面，金屬Ag進(jìn)入到Pd的晶格中與Pd形成了合金，使得Pd的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，并且晶粒尺寸和PdOads含量是影響催化劑活性的重要因素。3.在80℃下采用化學(xué)還原法分別制備了PdC、Pd67Fe33C、Pd50Fe50C、Pd33Fe67C、FeC

5、催化劑。研究結(jié)果表明在硼氫化鈉電氧化反應(yīng)中PdFeC單位質(zhì)量Pd的峰電流均顯著高于PdC，其中Pd33Fe67C催化劑的活性和穩(wěn)定性都較高，適量Fe的摻雜有利于表觀轉(zhuǎn)移電子數(shù)的提高。所制備的PdFeC催化劑中有一定量的Fe3O4，Pd33Fe67C催化劑金屬納米顆粒均勻地分散在載體碳黑表面，它含有Pd、Fe、O和C四種元素，其中Fe與Pd的原子比為2.02:1，該比例與實(shí)驗(yàn)時(shí)的投料比基本吻合，其中Pd主要以零價(jià)態(tài)存在。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：直