金屬氧化物對Pt、Pd催化劑上醇類電氧化反應(yīng)的促進(jìn)作用.pdf

1、在資源匱乏、化石能源過度使用、環(huán)境嚴(yán)重污染的現(xiàn)代，新型清潔能源的開發(fā)和使用已受到廣泛關(guān)注。燃料電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能源裝置，由于其不受卡諾循環(huán)的限制，能量效率高，在可持續(xù)能源的發(fā)展上具有重要地位。以氫和小分子醇類為陽極燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池近年來得到較快發(fā)展，和氫相比，液體燃料的能量密度高，且易于運(yùn)輸和存儲，因此其應(yīng)用前景更為廣泛。在小分子醇類中，甲醇廉價(jià)易得，乙醇無毒且可以通過生物質(zhì)發(fā)酵制得，均是很有潛能的燃料。在直接醇類

2、燃料電池的陽極催化劑中，貴金屬鉑、鈀等仍然是不可或缺的陽極催化劑材料。但是，無論是Pt，還是Pd基催化劑，均存在貴金屬的利用率低、催化劑易中毒、穩(wěn)定性差等問題。為降低催化劑成本，增強(qiáng)催化劑的催化活性和穩(wěn)定性，提高催化劑抗中毒性能，我們設(shè)計(jì)合成了一系列金屬氧化物和復(fù)合金屬氧化物，并以此作為Pt、Pd催化劑的助劑，考察了金屬氧化物對甲醇、乙醇氧化反應(yīng)的助催化作用。具體結(jié)果如下：
　　1.在室溫下用共沉淀法制備一系列Mo摻雜SnO2復(fù)合

3、納米材料，并以此為助劑添加至Pt催化劑中，制備了Pt-(MoO3)mSnO2/C系列催化劑。XPS譜圖表明，Mo在所制備的催化劑中存在的特征形式是MoO3，金屬Pt(0)，Pt(II)和Pt(IV)在樣品中的含量依賴于復(fù)合氧化物的結(jié)構(gòu)組成。在系列Pt-(MoO3)mSnO2/C樣品中，Pt-(MoO3)0.2SnO2/C中高價(jià)態(tài)Pt含量最高（Pt(II)和Pt(IV)）。電化學(xué)測試結(jié)果表明，純SnO2以及Mo摻雜SnO2修飾的Pt催化劑

4、催化性能均明顯優(yōu)于商業(yè)Pt/C催化劑，而且Mo摻雜SnO2比SnO2有更顯著的助催化作用。在所制備的催化劑中，Pt-(MoO3)0.2SnO2/C在催化甲醇氧化反應(yīng)中呈現(xiàn)出最低的初始電位，最高的質(zhì)量比活性（MSA）和本征活性（IA），起始電位（-0.50 V）與Pt-SnO2/C和Pt/C催化劑相比負(fù)移約30 mV；Pt-(MoO3)0.2SnO2/C催化劑中Pt的MSA（4.44 A mg-1Pt）和IA（93.6 A m-2Pt）分

5、別約是Pt-SnO2/C的1.4倍和1.2倍，Pt/C催化劑的3倍和3.5倍。
　　2.采用傳統(tǒng)水熱法，通過添加不同試劑或控制不同溫度來制備不同的CeO2納米粒子，作為載體和助劑制備了Pt/CeO2/C-1，Pt/CeO2/C-2和Pt/CeO2/C-3催化劑，并在堿性電解液中對甲醇氧化反應(yīng)進(jìn)行催化測試。測試結(jié)果表明，在所制備的催化劑中，Pt/CeO2/C-3在催化甲醇氧化反應(yīng)中呈現(xiàn)出最負(fù)的初始電位，最高的質(zhì)量比活性（MSA）及最

6、高的穩(wěn)定性。Pt/CeO2/C-3的MSA(2.65mAμg-1Pt)分別是Pt/CeO2/C-1樣品(1.35mAμg-1Pt)的2倍，Pt/CeO2/C-2樣品(2.00mAμg-1Pt)的1.33倍，Pt/C-JM樣品(1.2mAμg-1Pt)的2.2倍。
　　3.用水熱法制備了Sb摻雜CeO2復(fù)合納米材料，并將其作為載體和助劑擔(dān)載Pd催化劑，在堿性電解質(zhì)中對乙醇氧化反應(yīng)做了測試。電化學(xué)測試表明，CeO2或Sb摻雜CeO2修