燃料電池用碳?xì)饽z載鉑基催化劑的制備與表征.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池,尤其是直接甲醇燃料電池被認(rèn)為是最具前景的能源電池。燃料電池通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料和氧化劑中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,在這其中催化劑起著至關(guān)重要的作用。目前燃料電池存在的主要是問題是耐用性和價(jià)格,這兩方面都與催化劑有著密切的關(guān)系。本文就是以制備新型載體為出發(fā)點(diǎn),制備了一些新型催化劑,并展開了相關(guān)電催化研究。主要進(jìn)展如下:
　　 1.以間苯二酚和甲醛為原料,以碳酸鈉為催化劑,通過溶膠-凝膠法制備了凝膠,經(jīng)過酸化、溶劑置換

2、、半密封式干燥和高溫碳化得到了碳?xì)饽z。通過紅外、拉曼、BET、TEM、XRD等檢測(cè)技術(shù)分析了碳?xì)饽z的結(jié)構(gòu)。碳?xì)饽z是一種具有三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的非晶型碳材料,由直徑約為30-40nm的球狀顆粒構(gòu)成,平均孔徑為18.2nm,且孔徑分布較窄,比表面積高達(dá)634.7 m2/g。碳?xì)饽z有一定的石墨化。電化學(xué)測(cè)試表明碳?xì)饽z有著更加優(yōu)良的電化學(xué)性質(zhì)。
　　 2.采用碳?xì)饽z為載體,通過間歇式微波加熱多元醇法制備得到了Pt/碳?xì)饽z催化

3、劑。Pt粒子以圓形小顆粒均勻分布在碳?xì)饽z上,并且高度分散,基本上沒有團(tuán)聚,粒徑多數(shù)分布在2.0-5.0nm之間,這也是Pt催化劑活性最高的顆粒粒徑分布范圍。Pt粒子以面心立方結(jié)構(gòu)存在,且以Pt[111]面居多。電化學(xué)測(cè)試表明Pt/碳?xì)饽z催化劑有著較高的電催化活性和穩(wěn)定性,且表明該催化劑對(duì)甲醇的電催化氧化過程是一種典型的擴(kuò)散控制的電化學(xué)反應(yīng)過程。鉑碳?xì)饽z催化劑應(yīng)用于燃料電池有著重要的意義。
　　 3.采用間歇式微波輻射加熱多

4、元醇法制備了一系列的不同原子比例的PtAu/碳?xì)饽z催化劑。PtAu/碳?xì)饽z系列催化劑中催化劑粒子在載體碳?xì)饽z上分布均勻、高度分散,粒徑多分布2.0-5.0nm之間。催化劑中鉑粒子以是以面心立方結(jié)構(gòu)存在,該系列催化劑中XRD特征峰發(fā)生負(fù)向偏移,且隨著Au含量的增加偏移量越大。電化學(xué)測(cè)試表明當(dāng)原子比例nPt:nAu=2:1時(shí)PtAu/碳?xì)饽z催化劑對(duì)甲醇的催化氧化的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性最高。
　　 4.以碳?xì)饽z為催化劑載體,采