直接甲醇燃料電池陽極單壁碳納米管負載電催化劑研究與應用.pdf

1、本文采用液相還原法，以單壁碳納米管(SWCNTs)作載體，制備了納米級的PtRu/SWCNTs催化劑。利用XRD、TEM技術研究了PtRu粒子大小，比表面積，并借助于電化學方法考察了其對甲醇氧化的電催化活性和穩(wěn)定性。主要工作和結論如下： (1)用硝酸溶液和單壁碳納米管中的催化劑顆粒及碳纖維反應可達到純化碳納米管的目的，通過控制反應條件可以使碳納米管氧化開管，并使單壁碳納米管得到更好的分散，管束更細，增加比表面積。使單壁碳納米管氧

2、化開管的最佳反應條件為：硝酸濃度為4mol/L；反應溫度為103℃；反應時間為16h。 (2)采用液相還原法，以甲醛做還原劑，單壁碳納米管做催化劑載體，制備了20wt％Pt-10wt％Ru催化劑。考察了反應條件對催化劑物理性質的影響，得到了較為適宜的制備工藝：采用硝酸氧化法對SWCNTs純化活化；適中的H2PtCl6-RuCl3濃度；較低的溫度，可制備出晶粒度較小的納米級PtRu/SWCNTs催化劑。以SWCNTs為載體制得的P

3、tRu催化劑粒徑小于以活性炭為載體的催化劑，而比表面積更大， (3)運用循環(huán)伏安法測定了在不同溫度下催化劑電氧化活性和穩(wěn)定性。隨著溫度的上升，甲醇峰值氧化電位正移，峰值氧化電流增大。所制備PtRu/SWCNTs催化劑與商業(yè)化Johnson-MattheyPtRu/C催化劑相比，低溫條件下峰值氧化電流較低，在工作溫度超過70℃時，其峰值氧化電流大于商品催化劑。自制催化劑比商品催化劑更低的峰值氧化電位說明其更容易是甲醇氧化。工作溫度

4、從室溫到80℃，自制催化劑峰值氧化電位正移0.33V小于商品催化劑的0.45V，說明自制催化劑穩(wěn)定性優(yōu)于商品化Johnson-MattheyPtRu/C催化劑。所制備PtRu/SWCNTs催化劑性能可與商品化Johnson-MattheyPtRu/C催化劑媲美。 (4)以自制PtRu/SWCNTs為催化劑制備了膜電極，并組裝液相進料直接甲醇燃料電池單體。以PtRu/SWCNTs做催化劑，催化劑層中催化劑的優(yōu)化含量為0.6mgPt