載鉑催化劑的制備及其應(yīng)用于電解水制氫氣.pdf

1、電解水制氫是一種比較傳統(tǒng)、成熟環(huán)保的制取氫氣的方法，其核心是膜電極(MEA)以及催化劑的制備與研究。催化性能最好而且應(yīng)用最廣的催化劑是載鉑催化劑，但是Pt是稀有的貴金屬，如何降低負載量和提高催化性能成為人們研究的焦點。本文就是以新型碳材料炭氣凝膠為載體，制備了一系列的炭氣凝膠載鉑催化劑，并開展了相關(guān)的物理以及電化學(xué)方面的研究。
　　 本文利用前軀體法，以間苯二酚和甲醛為原料，分別以去離子水、乙醇、異丙醇為溶劑，考查不同溶劑體系以

2、及不同載鉑量（10wt％、20wt％、30wt％、40wt％）對催化劑性能的影響。并將炭氣凝膠載鉑催化劑與全氟磺酸質(zhì)子交換膜通過兩種不同的負載方式組成膜電極，應(yīng)用于電解水制氫氣。通過對催化劑炭收率，密度和體積保有率、TEM、XRD以及XPS的測定及表征;以及對離子膜的含水率、失水率、溶脹度、離子交換容量等測試，考察了離子膜特征物理性能的變化，結(jié)果表明，乙醇體系下的催化劑的各方面性能最好，且催化性能隨著載鉑量的提高而提高，但是載鉑量40％

3、的與30％的提高不明顯，故綜合考慮成本等因素，認為乙醇體系下載鉑30％的CA/Pt具有進一步研究的價值。
　　 另外本文還在乙醇體系下，采用前軀體法制備了CA/Pt-Mo催化劑，不同Pt和Mo的原子比(1∶1、2∶1、3∶1)對催化性能的影響。通過對催化劑炭收率，密度和體積保有率、TEM、XRD以及XPS的測定及表征，通過對比CA/Pt-Mo合金催化劑與CA/Pt，結(jié)果表明Mo元素的加入能改變Pt的晶體結(jié)構(gòu)以及電子形態(tài)。XPS證

4、明了Mo元素是以MoO2和MoO3的形式存在。TEM的結(jié)果表明Mo的加入有助于提高Pt的分散性，Pt的平均粒徑為3nm左右。并且在Pt和Mo的原子比是3∶1時，催化劑的物理性能以及電性能等達到最佳。
　　 本文還將石墨烯為載體，制備了相同載鉑量（30wt％）的載鉑以及鉑鉬合金催化劑。然后將制備的載鉑催化劑與全氟磺酸質(zhì)子交換膜通過兩種不同的負載方式組成膜電極，并對離子膜的含水率、失水率、溶脹度、離子交換容量等進行測試，最后應(yīng)用于電