鈀銀鈷和銀鈷金屬合金納米催化劑的合成及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、由于化石燃料的過度消耗及自然資源匱乏等原因使得新能源及可持續(xù)能源的開發(fā)利用迫在眉睫。Li電池雖然現(xiàn)在占據(jù)市場較大的份額，但是仍有很多技術(shù)問題。燃料電池是一種只需定期充入燃料就可以將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，并能夠不斷地提供能量，且無污染，轉(zhuǎn)化率高，是一種理想的能量轉(zhuǎn)換方式。催化劑是燃料電池中最關(guān)鍵的一部分，主流催化劑中貴金屬Pt和Pd的含量往往較高，這就導(dǎo)致電池的成本增加，這一問題極大的限制了燃料電池的發(fā)展及應(yīng)用。因此，本著催化

2、劑具有低成本高催化性能的研究目標(biāo)，本文通過有機(jī)合成制備出具有成本低電催化性能好的金屬合金納米催化劑AgCo和Co摻雜的PdAgCo。我們首先通過電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安掃描(CV)，然后對PdAgCo和AgCo分別進(jìn)行直接甲酸氧化測試(FAO)，氧還原測試(ORR)以及穩(wěn)定性測試，并通過透射電鏡(TEM)，高倍電鏡(HRTEM)，X射線衍射(XRD)對催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)、物相及組成進(jìn)行了表征和分析。
　　(1)本文通過固定加入反應(yīng)

3、體系的表面還原劑（油胺OA）的量，分別合成了單分散的PdAgCo和PdAg納米顆粒，透射電鏡下可以看到，PdAg合金納米催化劑是直徑為6nm左右的顆粒，大小比較均一，Co摻雜的PdAgCo是粒徑為8nm左右的納米球體，粒徑也相對比較均一。XRD數(shù)據(jù)顯示，在PdAg納米顆粒主要以111面的PdAg合金的形式存在的，在PdAgCo/C納米顆粒中盡管只有少量的Co元素?fù)诫s進(jìn)去，也形成了三金屬的合金納米顆粒。電化學(xué)測試結(jié)果表明PdAgCo/C(

4、1133.249 mAmgPd-1)的甲酸氧化催化性能是商業(yè)Pd/C(483.563 mAmgPd-1)的2.4倍以及雙金屬PdAg/C(680.741 mAmgPd-1)的1.7倍，即少量Co元素的摻雜對雙金屬PdAg的甲酸氧化性能也有較大的提高。此實驗中的油胺是一種長鏈有機(jī)還原劑，除了能夠控制顆粒形貌外，還起到封端劑的作用。
　　(2)通過簡單的操作步驟，在有機(jī)液相中還原制備了一系列不同煅燒溫度的AgCo和不同負(fù)載載體的AgC

5、o，來比較其電催化性能。透射電鏡(TEM)顯示部分AgCo納米顆粒為8nm左右的類球形顆粒，而部分AgCo納米顆粒則發(fā)生了融合。XRD數(shù)據(jù)確認(rèn)了所制備材料部分為fcc結(jié)構(gòu)的AgCo合金。電化學(xué)測試表明:金屬Ag和Co發(fā)生融合的最佳煅燒溫度是550℃，在此溫度條件下將活性炭載體更換為ZIF-8，可得到AgCo/ZIF-8-550℃納米顆粒，該顆粒的電化學(xué)活性優(yōu)于AgCo/C-550℃納米顆粒的。
　　(3)結(jié)合理論計算的指導(dǎo)，我們還