Pt基金屬氧化物復合催化劑的制備及性能研究.pdf

1、質子交換膜燃料電池(PEMFCs)被認為是一種有發(fā)展前景的動力能源，其中催化劑的研制是PEMFC研究中最具有挑戰(zhàn)性的任務之一。大量研究證明，Pt基催化劑作為PEMFC的陰、陽極催化劑表現(xiàn)出了良好的電催化性能。然而，金屬鉑的價格及來源的短缺限制了Pt基催化劑的應用。近年來，使用金屬氧化物增強的Pt基金屬氧化物復合催化劑成為研究熱點。前期此類研究的大量工作多關注PtCeO2/C，本文考慮到其成本及電催化性能，創(chuàng)新性地研究了PtSnO2/C復

2、合催化劑。并且重點研究制備了4種Pt基金屬氧化物復合催化劑：PtSnO2/C,PtCeO2/C,PtCo3O4/C和PtNiO/C(以下簡稱PtMOx/C)。本文第一次系統(tǒng)地研究比較了PtMOx/C的制備方法、合成路線及金屬氧化物種類對其電催化性能的影響。 本文為了制得目標PtMOx/C，首先制備MOx/C材料作為催化劑載體，進而制備目標復合催化劑PtMOx/C。載體MOx/C的制備比較了沉淀熱分解法和間歇微波加熱法，PtMOx

3、/C的制備則對浸漬法與間歇微波加熱法進行了比較。 經XRD對催化劑進行了測試，結果顯示，每一種合成路線均制得了目標催化劑。利用TEM對催化劑的形貌及粒徑進行了表征，催化劑均具有較高的分散度，粒徑均小于7nm；而比較不同制備方法發(fā)現(xiàn)，間歇微波加熱法應用于催化劑載體或目標催化劑的制備過程時，效果均優(yōu)于其他方法，分散度更好，更均勻，粒徑也更小，一般在4-5nm左右，具有較大的比表面積。進一步利用電化學工作站測試循環(huán)伏安曲線，對不同合成

4、線路制備的不同組分的各催化劑，進行電化學性能的比較，發(fā)現(xiàn)對同一種金屬氧化物改性的催化劑而言，采用間歇微波加熱法制得的催化劑性能也明顯優(yōu)于其它方法。實驗表明了PtMOx/C的最優(yōu)制備方法為：先用間歇微波加熱法制得MOx/C催化劑載體，再用間歇微波加熱法制得PtMOx/C。 同時，本文又對均采用分步間歇微波加熱法制得的幾種Pt基金屬氧化物復合催化劑以及Pt/C進行了電化學性能的比較。結果表明，以0.5mol/LH2SO4和0.5mo