Pt基二元合金催化劑的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、直接醇類燃料電池(Direct Alcohol Fuel Cell，DAFC)是以甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇等有機(jī)小分子作為燃料的新型低溫燃料電池，它不僅可代替汽油而成為汽車(chē)的新型燃料，還可應(yīng)用于諸如手機(jī)、筆記本電腦等可移動(dòng)的電源領(lǐng)域。然而陽(yáng)極催化劑成本高、電化學(xué)性能低，一直成為制約DAFC發(fā)展的瓶頸。
　　 本文采用液相化學(xué)法制備了PtPb/C、PtBi/C二元合金催化劑并討論了其在異丙醇和乙二醇?jí)A性溶液中的電化學(xué)性能。研究中

2、采用兩種液相還原法制備催化劑，并用XRD、XPS對(duì)其進(jìn)行表征，運(yùn)用循環(huán)伏安、交流阻抗、慢速線性掃描法等多種電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，在乙二醇和異丙醇?jí)A性體系中，對(duì)PtPb/C、PtBi/C催化劑及商用PtRu/C、Pt/C催化劑進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。
　　 研究結(jié)果表明，PtPb/C、PtBi/C二元合金催化劑不同程度地含有有序金屬間化合物的成分，反應(yīng)溫度對(duì)PtPb/C催化劑的晶型有一定的影響。對(duì)于PtBi/C催化劑，通過(guò)正交分析發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)

3、時(shí)間、溫度、原子比對(duì)催化劑的晶型都有影響。在乙二醇和異丙醇?jí)A性溶液中，制備的PtPb/C催化劑活性均好于PtRu/C催化劑。在乙二醇?jí)A性介質(zhì)中，150℃下反應(yīng)1h所得催化劑的性能較好。而堿性異丙醇溶液中，最佳反應(yīng)條件為145℃反應(yīng)3h。對(duì)于PtBi/C催化劑，在堿性乙二醇和異丙醇溶液中，催化活性好于Pt/C催化劑。其中在乙二醇?jí)A性溶液中的最佳制備工藝為45min、200℃、原子比Pt∶Bi=1:1；而異丙醇?jí)A性溶液為60min、200℃

4、、原子比Pt∶Bi=3∶1。通過(guò)交流阻抗分析，認(rèn)為乙二醇在堿性介質(zhì)中的電氧化過(guò)程是一個(gè)多電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程。異丙醇在堿性介質(zhì)中的電氧化過(guò)程，首先在低電位脫氫，生成丙酮；在較高電位下，發(fā)生C-C鍵的斷裂生成CO2。在較低的電位下，異丙醇體系和乙二醇體系的等效電路是相似的，該過(guò)程可能是C-H鍵的斷裂過(guò)程。相對(duì)與Pt/C催化劑，由于Ru的加入，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使得PtRu/C有更好的電化學(xué)性能。異丙醇和乙二醇在PtRu/C催化劑上的電氧化按照雙重機(jī)