直接甲醇、甲酸燃料電池陽極電催化劑的研究.pdf

1、目前，為了有效的解決能源短缺和環(huán)境污染問題，燃料電池成為了人們關(guān)注的熱點。尤其對于直接甲醇燃料電池，由于其燃料來源廣泛、結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)換效率高、利于環(huán)境等優(yōu)點，成為了科研工作者研究的重點。然而，甲醇在陽極上氧化速率緩慢及甲醇易透過Nafion膜等問題阻礙了直接甲醇燃料電池進一步的商業(yè)化發(fā)展。為了提高燃料電池催化劑的電催化性能及開發(fā)出合適的甲醇替代能源，本論文開展了用于甲醇、甲酸的新型電催化劑的研究。
　　 以石墨烯為載體材料，

2、采用改進的Hummer方法制備了氧化石墨烯(GO)，并經(jīng)化學(xué)還原得到石墨烯(RGO)。通過掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、拉曼光譜(Raman)、X射線衍射(XRD)等手段對制備的GO和RGO的形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了表征。研究表明，GO經(jīng)超聲處理后有片層剝離產(chǎn)生，但并沒有破壞片層表面的含氧官能團。NaBH4可還原GO為RGO，效果明顯。與GO相比，RGO結(jié)構(gòu)仍存在缺陷。
　　 以RGO為載體沉積Pt納米粒子，制備了

3、Pt/RGO電催化劑，討論了酸性及堿性介質(zhì)中Pt/RGO的電催化性能。結(jié)果表明，堿性條件下Pt/RGO的電催化活性及穩(wěn)定性都得到了提高?；诖耍芯苛思{米多孔A沸石(ZEA)材料的引入對甲醇電催化性能的影響。將ZEA直接引入后，所得ZEA+Pt/RGO催化劑的電催化活性提高，但還存在著RGO的聚集現(xiàn)象。通過改進制備條件，在合成GO階段加入ZEA，得到Pt/ZEA-RGO復(fù)合催化劑。結(jié)果表明，Pt/ZEA-RGO電催化劑在水中具有很好的分

4、散性，在堿性條件下對甲醇的催化性能提高。
　　 以Cu摻雜的沸石-石墨烯復(fù)合材料為載體沉積Pt納米粒子，制備了Pt/CuZEA-RGO電催化劑，采用XRD、FTIR和SEM對所制備材料的組成、粒子大小、表面形貌進行了表征。結(jié)果證明，Cu納米粒子沉積在ZEA骨架結(jié)構(gòu)中，并且CuZEA-RGO復(fù)合材料能明顯地提高RGO的分散性。此外，所制備的Pt粒徑較小，較均勻地分布在片層CuZEA-RGO上。通過循環(huán)伏安、計時電流等電化學(xué)方法考察

5、對甲醇的電化學(xué)氧化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Pt/CuZEA-RGO催化劑提高了甲醇的抗CO中毒能力，并且Pt/CuZEA-RGO催化活性優(yōu)于Pt/ZEA-RGO和Pt/RGO。
　　 以ZEA-RGO作為載體材料沉積Pt-Pd納米粒子，制備了Pt-Pd/ZEA-RGO電催化劑。采用XRD、FTIR、SEM對制備材料的組成、粒子大小、表面形貌進行表征。結(jié)果表明，ZEA-RGO材料基本保持了ZEA的晶型結(jié)構(gòu)，而且PtPd均勻的分散在載體ZEA-R