抗硫化物中毒及甲醇氧化燃料電池催化劑的研究.pdf

1、聚合物燃料電池中，鉑(Pt)一直是公認(rèn)的活性最好、不可或缺的催化劑。但由于全球Pt資源匱乏，導(dǎo)致其價(jià)格較為昂貴，使得低溫聚合物燃料電池成本居高不下；此外，燃料氣和空氣中存在的雜質(zhì)氣體，如SOx、NOx等引起催化劑中毒的累積效應(yīng)，是引起燃料電池車用工況下低使用壽命的關(guān)鍵因素。高成本和低使用壽命嚴(yán)重制約著燃料電池商業(yè)化發(fā)展。而催化劑中毒的累積效應(yīng)是導(dǎo)致燃料電池低壽命的根本原因之一。因此，如何有效的提高低Pt擔(dān)載量下催化劑的抗毒性是目前解決燃

2、料電池壽命低的關(guān)鍵。
　　 本論文第一部分，通過水熱合成法將Pt顆粒沉積在前期制備的MoO3/C基體上得到Pt-MoO3/C催化劑。采用透射電鏡(TEM)、X-射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)對(duì)催化劑的性能進(jìn)行表征。以Na2SO3溶液作為毒性物種、采用Autolab電化學(xué)測(cè)試方法研究催化劑抗SO2中毒性能。得到了以下結(jié)果：
　　 (1)XPS表征證明本文成功制備了Pt-MoO3/C催化劑。TEM表明，與商業(yè)

3、化JM Pt/C催化劑相比，Pt-MoO3/C催化劑具有較小的平均粒徑(3nm左右)，且Pt顆粒在載體上分散均勻、沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。
　　 (2)與商業(yè)化JM Pt/C催化劑相比，Pt-MoO3/C催化劑具有較高的氧還原催化活性。SO2中毒前后氧還原掃描曲線表明，Pt-MoO3/C催化劑具有較好的抗硫化物中毒性能。
　　 (3)采用循環(huán)伏安掃描曲線對(duì)催化劑中毒后的恢復(fù)能力進(jìn)行表征，測(cè)試結(jié)果表明與商業(yè)化JM Pt/C催化

4、劑相比，Pt-MoO3/C催化劑具有更強(qiáng)的恢復(fù)能力。
　　 直接甲醇燃料電池(DMFC)具有質(zhì)量輕、體積小、比能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)電源、電動(dòng)汽車等行業(yè)具有廣闊的發(fā)展空間。但是，由于電極材料對(duì)甲醇陽極氧化反應(yīng)較低的活性，以及甲醇滲透現(xiàn)象，阻礙了DMFC的商業(yè)化進(jìn)程。目前為止，對(duì)甲醇催化氧化活性效果最好的催化劑是Pt或Pt基催化劑，但由于Pt屬于貴金屬價(jià)格昂貴，并且容易被甲醇氧化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的CO以及類CO中間產(chǎn)物吸附而中毒，

5、導(dǎo)致催化活性降低。因此，如何提高Pt催化劑抗CO中毒成為廣泛研究的重點(diǎn)。
　　 本文第二部分，成功制備了鉑鉬原子比分別為2:1、3:1和4:1的Pt-MoO3/C催化劑，通過TEM、XRD、XPS對(duì)催化劑物理化學(xué)性能進(jìn)行表征，通過線性伏安掃描法、預(yù)吸附單層CO溶出法、連續(xù)循環(huán)伏安掃描法研究其電化學(xué)性質(zhì)，探討了不同鉑鉬原子比對(duì)Pt-MoO3/C催化劑電化學(xué)性質(zhì)的影響。得到了以下結(jié)果：
　　 (1)鉑鉬原子比為3:1時(shí)，催化