應用于直接乙醇燃料電池陽極的非鉑納米催化材料研究.pdf

1、低貴金屬Ru、Pd由于具有與Pt相似的未充滿的價層d軌道,將其負載于碳載體上作為乙醇陽極催化劑時表現(xiàn)出優(yōu)良的催化活性和穩(wěn)定性,逐漸成為替代Pt類貴金屬的乙醇氧化的催化材料。本研究工作在傳統(tǒng)的液相還原的基礎上,采用高分子聚合物PVP進行絡合保護,得到了以Ru和Pd為主要活性成分的碳載納米復合材料,采用電化學測試方法對催化劑乙醇氧化性能和穩(wěn)定性進行了分析。
　　 本文采用高分子保護-液相還原法制備得到的Ru-PVP-C復合催化材料呈

2、球形粒狀,粒徑約5～7 nin,金屬Ru納米顆粒均勻地分散在碳載體上。并重點研究了Ru-PVP-C納米復合材料的制備條件對乙醇催化活性的影響,優(yōu)化制備工藝。在制備過程中先加入碳載體,金屬Ru含量3.6％,PVP:Ru的摩爾比5:1,反應溫度在60～40℃范圍內(nèi),助催化劑CeO2與Ru的摩爾比為1:1時,對乙醇的電化學氧化有最佳催化活性。此外,以低貴金屬Ru為主要活性成分,添加廉價的過渡金屬Mn、Co、Ni等,大大提高了催化劑的催化活性,

3、且降低了低貴金屬Ru的用量。
　　 在堿性介質(zhì)中,單金屬Pd-PVP-C復合催化材料對乙醇的電化學氧化顯示出優(yōu)良的催化性能和穩(wěn)定性,其粒徑約5～6nm,形貌均勻,分散性好。在金屬Pd的基礎上添加金屬Ni,粒徑減小,約4～5 nm,團聚現(xiàn)象得到明顯改善,分散均勻,穩(wěn)定性好。XRD結(jié)果證實了產(chǎn)物為面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)的金屬Pd、Ni以及Ni(OH)2。優(yōu)化Pd:Ni的原子比為1:1.5,金屬Pd含量1.50％時對乙醇氧化的催化活性