燃料電池陽極催化劑的制備及性能研究.pdf

1、近年來，Pt基雙金屬或三金屬負載催化劑作為燃料電池的陽極催化劑的研究受到廣泛關(guān)注。特別是PtRu體系，具有抗CO中毒能力最強、催化活性最高的特點，但因Ru的氧化溶出以及穿越隔膜污染陰極等問題而限制了其應(yīng)用。PtRh體系的穩(wěn)定性有所提高，但催化活性卻比PtRu低。此外，傳統(tǒng)的碳載體在工作條件下易氧化、流失，可能導(dǎo)致催化效率低、穩(wěn)定性不足。為了克服這些缺點，本論文采用兩步還原法制備Rh@Pt/C、Ru@Pt/C、RuRh@Pt/C核殼催化劑

2、，通過XRD結(jié)合循環(huán)伏安法對催化劑進行了表征，并研究了不同Pt殼厚度對甲醇電氧化的活性;以ATO為載體，利用不同的方法制備Pt/(C+ATO)、PtRh/(C+ATO)、Pt/ATO催化劑，通過XRD、SEM、循環(huán)伏安法等對催化劑進行結(jié)構(gòu)表征，以乙醇電氧化為探針反應(yīng)，考察了ATO的加入量和Pt∶ Rh不同比例對催化劑活性的影響。結(jié)果表明，甲醇在RuRh@Pt/C表面上的電氧化活性比Ru@Pt/C、Rh@Pt/C的催化活性高，乙醇在PtR

3、h/(C+ATO)的催化活性比相應(yīng)的Pt/C、Pt/(C+ATO)的高。
　　本研究分為五個部分：第一章詳細介紹了Pt基陽極催化劑和載體的研究進展，以及本論文的選題和主要研究內(nèi)容。第二章采用強迫沉積法將Ru、Rh沉積在Ptmesh上得到不同沉積層的Pt-Ru-Rh/Ptmesh薄膜，通過循環(huán)伏安法進行表征，并考察了甲醇在其表面上的電氧化活性。結(jié)果表明，Pt、Ru、Rh在Pt網(wǎng)上沒有形成合金。甲醇在Pt2/RhxRuyPt1/Ptm

4、esh薄膜表面上的氧化活性隨Rh含量的增加而下降，隨Ru含量的增加是先增大后減小，其中Pt2/Ru2Rh1Pt1/Ptmesh的活性最高，氧化峰電流密度為Ptmesh的2.8倍，氧化峰電位較Ptmesh負移70mV。第三章采用兩步還原法制備Rh@Pt/C、Ru@Pt/C、RuRh@Pt/C核殼催化劑，研究核的組分、不同Pt殼厚度對催化劑的活性影響。結(jié)果表明，Rh@Pt/C、Ru@Pt/C和RuRh@Pt/C均未形成合金;乙醇在Rh@Pt

5、/C上氧化的起始電位隨Pt殼厚度的增大而減小，但對乙醇氧化產(chǎn)物的選擇性降低;甲醇在Ru@Pt/C表面上氧化的起始電位隨Pt殼厚度的增加也減小，但氧化電流卻不斷增大;甲醇在RuRh@Pt/C表面上氧化的活性與Pt殼厚度、Ru∶Rh比例有關(guān)，當Ru∶ Rh比例為1∶2、Pt殼為1.5時，即Ru1Rh2@Pt1.5/C的催化活性最高，甲醇氧化峰電流為Pt1.5/C的2.3倍，氧化峰電位較Pt1.5/C負移60mV，且抗毒化能力也比Pt1.5/

6、C強。第四章以ATO、(C+ATO)為載體，用不同的方法分別制備了Pt/(C+ATO)、PtRh/(C+ATO)、Pt/ATO催化劑，通過XRD、SEM、循環(huán)伏安法對其進行表征，以乙醇氧化為探針反應(yīng)，研究了它們的催化活性。結(jié)果表明，ATO的加入量對Pt/C的催化活性影響很大，其中Pt/(C0.7+ATO0.3)活性最高;PtRh/(C+ATO)中Pt和Rh形成很好的合金，且Rh的加入明顯提高Pt/(C+ATO)的催化活性，乙醇在Pt0.

7、5Rh0.5/(C+ATO)表面上氧化的活性最高，氧化峰電流為Pt0.5/(C+ATO)的2倍、Pt0.5/C的2.5倍;XRD圖和SEM圖中沒有發(fā)現(xiàn)Pt/ATO中的Pt，但在循環(huán)伏安圖上可以看見Pt的Pt(111)、Pt(110)的氫吸附峰，可能是Pt摻雜在ATO中，甲醇在Pt/ATO上氧化的峰電流為Pt/C的2倍，乙醇氧化的峰電流為Pt/C的1.7倍且對氧化產(chǎn)物的選擇性也很好。第五章對本論文進行了總結(jié)，并提出本論文中存在的問題及其展