醇燃料電池WC基陽(yáng)極催化劑制備及其微觀結(jié)構(gòu)與電氧化性能關(guān)聯(lián)研究.pdf

1、本論文主要以偏鎢酸銨(AMT)為鎢源，通過(guò)對(duì)前驅(qū)體的不同設(shè)計(jì)和方法制備了WC基復(fù)合材料，并以此為基體材料負(fù)載Pt以后評(píng)價(jià)其電催化性能，討論了基體微觀結(jié)構(gòu)與醇電氧化性能之間的關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果如下:
　　1、以噴霧干燥法制備的W/Pt多相分離微球復(fù)合材料作為前驅(qū)體，先經(jīng)過(guò)600℃間接煅燒完成高溫組分?jǐn)U散，然后在管式爐中通過(guò)800℃C的高溫滲碳自構(gòu)建得到多分散納米核殼WC@C/Pt樣品，其中，Pt納米顆粒得到了有效的分散并隨機(jī)地分布在原位

2、產(chǎn)生的C納米球上。在直接碳化和更高的氯鉑酸起始濃度條件下制備得到的樣品均未能構(gòu)成核殼結(jié)構(gòu)。間接碳化通過(guò)功能化大顆粒的WC減緩了張力，有利納米WC及Pt顆粒在C周圍的移動(dòng)并且最終保存下來(lái)。
　　以甲醛和間苯二酚為聚合單體，氨水為聚合催化劑，SDBS為表面活性劑，在AMT存在的乙醇水溶液中，加入一定量的硝酸鐵(Fe(NO3)3)經(jīng)聚合-水熱反應(yīng)后再高溫還原碳化制備得到高分散的納米WC-C復(fù)合材料。通過(guò)改變添加不同質(zhì)量的Fe(NO3)3

3、制備得到一系列的WC-C載體，經(jīng)載鉑后獲得WC-C-Pt系列催化劑。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)所加硝酸鐵的質(zhì)量為0.10g時(shí)的WC-C-(0.10)Pt催化劑具有較好的分散性、適合的粒度和孔結(jié)構(gòu)，比表面積為146.14m2/g。
　　利用電化學(xué)方法研究了WC@C/Pt和WC-C-Pt系列催化劑對(duì)甲醇的電催化性能。結(jié)果表明，indirect-carb WC@C/Pt和WC-C-(0.10)Pt樣品對(duì)甲醇氧化表現(xiàn)出較好的電催化性能。相對(duì)于indire

4、ct-carb WC@C/Pt而言，WC-C-(0.10)Pt樣品對(duì)甲醇氧化更具有優(yōu)勢(shì)，主要是與該催化劑的特殊結(jié)構(gòu)、粒徑大小、孔隙分布、比表面積以及各組分間的結(jié)合方式有關(guān)。
　　2、以AMT、Fe(NO3)3作為鎢和鐵的前驅(qū)體，以一定量的W/Fe質(zhì)量比溶于去離子水后進(jìn)行自組裝培養(yǎng)得到納米復(fù)合前驅(qū)體，然后經(jīng)過(guò)600℃氧化處理去除易揮發(fā)性物質(zhì)和水分，再經(jīng)高溫還原碳化反應(yīng)得到分散均勻的WC-CNT-Fe載體。該復(fù)合材料的制備利用了高溫還

5、原過(guò)程中得到的納米Fe顆粒原位催化CNT的生長(zhǎng)，促進(jìn)了納米WC顆粒均勻地分散在CNT外表面上，有效避免了高溫過(guò)程中WC納米顆粒的團(tuán)聚。并且利用載體中Fe組分的金屬性通過(guò)控制置換反應(yīng)溫度和時(shí)間制備得到Pt@WC-CNT系列催化劑，考察了不同W/Fe質(zhì)量比對(duì)載體微觀結(jié)構(gòu)與醇電催化氧化性能之間的影響。結(jié)果證明當(dāng)W/Fe質(zhì)量比為4∶0.5時(shí)，Pt@CNT-WC催化劑對(duì)醇電氧化具有最低的起始電位和最大的電化學(xué)活性表面積，展現(xiàn)出極好的醇電氧化性能和