鈀基催化材料對(duì)乙醇電催化氧化及氧還原的研究.pdf

1、在最近幾十年，具有眾多優(yōu)點(diǎn)的直接乙醇燃料電池和質(zhì)子膜燃料電池正逐漸受到全球范圍的廣泛關(guān)注和重視。本論文主要從篩選合適的鈀基合金催化劑和改進(jìn)催化劑的形貌兩個(gè)方面來(lái)提高直接乙醇燃料電池和質(zhì)子膜燃料電池電催化劑的催化性能。我們制備了PdWO/C，Pd-Cr/C催化劑和Pd-W納米多孔材料，并測(cè)試了催化劑對(duì)堿性介質(zhì)中的乙醇的電催化氧化和酸性介質(zhì)中的氧還原反應(yīng)的催化作用。我們用X-射線衍射光譜、X-射線光電子能譜、透射電子顯微鏡、高倍透射電子顯微

2、鏡、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、能量色散圖譜等方法對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。此外，還使用循環(huán)伏安法、線性伏安掃描法、時(shí)間電流曲線等電化學(xué)檢測(cè)方法測(cè)試催化劑的催化活性和穩(wěn)定性。本論文的主要研究結(jié)果如下：
　　1.我們通過(guò)硼氫化鈉還原的方法制備富含氧化物的碳負(fù)載的PdW雙金屬催化劑。高分辨透射電子顯微鏡和X射線光電子能譜顯示在催化劑中含有氧化物。在X-射線光電子能譜表征結(jié)果顯示，氧原子在PdW雙金屬納米顆粒中所占所有原子的比例約為50％

3、。在堿性介質(zhì)中乙醇氧化反應(yīng)過(guò)程中，含氧化物豐富的PdW/C催化劑比Pd/C的催化活性高。相對(duì)于Pd/C，含氧化物豐富的Pd0.8W0.2/C的起始電位負(fù)移約90 mV。催化劑活性的提高可以用W/WOx的協(xié)同效應(yīng)來(lái)解釋。綜上所述，我們提供了一個(gè)新模型，通過(guò)將貴金屬和氧化物制備到同一個(gè)納米粒子中，我們提供了貴金屬/促進(jìn)劑系統(tǒng)的一個(gè)模型，在新模型中其中貴金屬與促進(jìn)劑的距離接近到了極限。
　　2.我們使用簡(jiǎn)單的化學(xué)法制備了不同原子比的Pd

4、-Cr/C催化劑。在電化學(xué)測(cè)試中，Pd0.6Cr0.4/C、Pd0.7Cr0.3/C、Pd0.8Cr0.2/C、Pd0.9Cr0.1/C的氧還原起始電位分別為0.755V、0.758V、0.835V、0.788V（vs.RHE），分別比Pd/C（0.738V vs.RHE）催化劑得起始電位正移了17mV、20mV、97mV、50mV。催化劑通過(guò)X-射線衍射光譜、X-射線光電子能譜、透射電子顯微鏡等方法進(jìn)行物理表征。我們制備的Pd0.8C

5、r0.2/C催化劑不僅表現(xiàn)出出色的活性，而且具有出色的耐久性。由上可知，Pd0.8Cr0.2/C可以成為氧還原的優(yōu)秀催化劑。
　　3.由于納米多孔材料其特殊的微觀結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的物理化學(xué)性能,納米多孔材料在電催化領(lǐng)域、傳感等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本章利用去合金法制備Pd-W納米多孔材料，并探究這種納米多孔材料對(duì)堿性條件下的乙醇氧化反應(yīng)的催化效果。使用循環(huán)伏安法、線性伏安掃描法、時(shí)間電流曲線等對(duì)催化劑測(cè)試。相對(duì)Pd/C，多孔PdW催化