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(fù)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(qiáng)、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(jìn)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(jìn)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(xì)介紹了Pt基陽極催化劑和載體的研究進(jìn)展，以及本論文的選題和主要研究內(nèi)容。第二章采用強(qiáng)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(jìn)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(fù)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(dāng)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(fù)移60mV，且抗毒化能力也比Pt1.5/

6、C強(qiáng)。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(jìn)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(jìn)行了總結(jié)，并提出本論文中存在的問題及其展