模板法制備直接甲醇燃料電池用Pt-Cu催化劑及機(jī)理探究.pdf

1、能源問(wèn)題作為人類社會(huì)面臨的重大問(wèn)題，牽系著當(dāng)今社會(huì)的文明進(jìn)程，人們致力于有開(kāi)發(fā)新能源、提高能源利用率。
　　Pt是一種有效的催化劑，因其具有抗腐蝕性等優(yōu)良特點(diǎn)廣泛應(yīng)用在化學(xué)、石油化工、醫(yī)藥、電子工業(yè)。Pt被用作汽車尾氣處理，催化生成硝酸，油裂解，質(zhì)子交換膜燃料電池。燃料電池是一種電化學(xué)裝置，燃料在陽(yáng)極氧化和氧氣在陰極減小產(chǎn)生電能。鉑是第一個(gè)低溫燃料電池催化劑，Pt黑電極最初是在1960年代開(kāi)發(fā)的，后來(lái)的主要催化劑電極。Pt黑平均尺

2、寸約1 nm，約15m3·g-1的表面積。負(fù)載Pt催化劑固定在燃料電池的陽(yáng)極和陰極，催化燃料氧化和發(fā)生氧還原反應(yīng)。
　　Pt仍然是最有效的直接甲醇燃料電池(DMFC)陽(yáng)極材料，但是純Pt對(duì)反應(yīng)產(chǎn)生的吸附在Pt表面的CO的抗毒性能不高。根據(jù)雙通道機(jī)制(Breiter,CO-workers)，CO在電化學(xué)陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生，并吸附在Pt的表面，直接造成Pt反應(yīng)點(diǎn)位的減少，活性降低。為了避免這種情況產(chǎn)生，一些其他金屬的修飾是必不可少的，

3、例如Ru、Ni、Co、Sn、Cu等。
　　本文通過(guò)以一種簡(jiǎn)單的模板-Cu2O來(lái)制備Pt/Cu雙金屬催化劑，通過(guò)制備不同形貌不同粒徑的Cu2O作為模板，通過(guò)葡萄糖和氯鉑酸的作用制備了中空結(jié)構(gòu)Pt/Cu2O，然后用HCl刻蝕形成中空結(jié)構(gòu)Pt/Cu合金。
　　此外，我們研究了前軀體H2PtCl6及還原劑葡萄糖的對(duì)Pt/Cu合金的形貌調(diào)控機(jī)制，PtCl62-、H+和Cu2O發(fā)生電置換反應(yīng)生成Pt單質(zhì)，然后H+對(duì)Cu2O的刻蝕和還原作

4、用將Cu2O立方晶體鏤空，進(jìn)而形成中空結(jié)構(gòu)；葡萄糖則是進(jìn)入到Cu2O立方晶體內(nèi)部將Cu2O還原生成Cu，Cu從Cu2O立方晶體中脫落，從而將Cu2O立方晶體鏤空并破壞，同時(shí)葡萄糖作為還原劑，還會(huì)將的PtCl62-還原成Pt。H2PtCl6和葡萄糖在反應(yīng)體系中具有協(xié)同作用，在合適的配比下才能在HCl刻蝕后生成所需要的具有Pt/Cu合金的Pt/Cu中空結(jié)構(gòu)。
　　本文還進(jìn)一步制備不同粒徑，不同形貌的Cu2O作為模板，通過(guò)葡萄糖和氯鉑酸