碳納米管負(fù)載低鉑催化劑的制備及性能研究.pdf

1、在過(guò)去的幾十年里，能源短缺和環(huán)境污染對(duì)現(xiàn)代生活產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，尋求并開(kāi)發(fā)一種新能源已刻不容緩。燃料電池技術(shù)對(duì)環(huán)境無(wú)污染、應(yīng)用廣泛且能源轉(zhuǎn)化率高被認(rèn)為是最有希望的解決方案。催化劑在燃料電池系統(tǒng)中的作用不可或缺，因此催化劑的選擇尤為重要。目前為止，商業(yè)中催化劑一般為貴金屬鉑，而金屬鉑的價(jià)格相對(duì)比較昂貴以及有限的可用性，使得催化劑進(jìn)一步商業(yè)化受到一定的制約。因而降低鉑的使用量和延長(zhǎng)催化劑壽命對(duì)推動(dòng)燃料電池發(fā)展起著重要作用。本論文以碳納米管作

2、為載體負(fù)載鉑催化劑，并選取最優(yōu)管徑的碳納米管作為載體制備鉑鎳合金催化劑，并通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)表征以及電化學(xué)測(cè)試對(duì)所制備催化劑進(jìn)行研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、選取一系列改性后的不同管徑碳納米管(CNT)（8-15，20-30，30-50，和＞50 nm）作為催化劑載體，并采用微波輔助乙二醇法制備碳納米管負(fù)載鉑催化劑(Pt/CNT)。通過(guò)結(jié)構(gòu)表征以及性能測(cè)試，探究不同管徑對(duì)催化劑綜合性能的影響，并與商業(yè)JM Pt/C進(jìn)行比較得出最優(yōu)

3、性能的碳管作為催化劑載體。當(dāng)碳納米管徑為8-15 nm時(shí)，催化劑的綜合性能最好，相比JM Pt/C催化劑的性能有很大的提高。
　　2、上述得到的最優(yōu)管徑碳納米管作為載體，采用微波法制備鉑鎳合金催化劑(PtNi/CNT)。探究溶劑中不同N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的添加量以及不同鉑鎳原子比對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)、電催化性能以及穩(wěn)定性的影響，并與商業(yè)JM Pt/C進(jìn)行比較。當(dāng)溶劑中DMF的添加量為10mL，鉑鎳原子比1∶3時(shí)，PtNi/CNT

4、的質(zhì)量活性為0.168 A·mg-1Pt，是JM Pt/C催化劑的2倍，穩(wěn)定性也有所提高。
　　3、采用原位生長(zhǎng)法在碳納米管表面負(fù)載聚苯胺(PANI/CNT)作為載體，利用微波法制備鉑鎳合金催化劑（PtNi/PANI-CNT）。探究聚苯胺的含量對(duì)載體以及負(fù)載金屬顆粒形貌的影響，此外，考察不同鉑鎳原子比對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)、電催化性能以及穩(wěn)定性的影響，并與商業(yè)JM Pt/C進(jìn)行比較。結(jié)果表明:當(dāng)苯胺與CNT原子比為1∶1時(shí)，鉑鎳原子比1∶1