炭載Pd-Fe陰極催化劑制備方法及其電催化性能的研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)具有很多優(yōu)點，但也存在一些問題。問題之一是甲醇會透過Nafion膜而在常用的Pt陰極上氧化，降低了電池的性能。近年來發(fā)現，Pd對氧還原的電催化性能僅次于Pt，而且對甲醇氧化沒有電催化活性，因此，近年來，許多研究都集中在DMFC Pd基復合陰極催化劑方面，以得到對氧還原有好的電催化性能和好的抗甲醇能力的DMFC陰極催化劑。
　　 本論文主要研究DMFC中Pd-Fe/C陰極催化劑制備方法對催化劑性能的影響

2、。得到的主要結果如下：
　　 1. 一般的液相還原法制備Pd-Fe/C催化劑時，由于PdCl2和FeCl3的還原電位相差較大，Pd和Fe不易形成合金。因此，以前的研究都是通過高溫熱處理的方法制備得到合金化的Pd-Fe/C催化劑。但得到的Pd-Fe粒子的平均粒徑較大，影響了Pd-Fe/C催化劑對氧還原的電催化活性。本論文研究了在低溫下用NH4Cl作絡合劑的絡合還原法來制備的Pd-Fe/C催化劑，發(fā)現由于NH4Cl能與Pd形成絡合物

3、而使PdCl2還原電位負移，與FeCl3的還原電位接近，從而在低溫下制備得到了有一定合金化程度的Pd-Fe/C催化劑。得到的Pd-Fe/C催化劑對氧還原的電催化活性比用相同方法制得的Pd/C催化劑高，而且該催化劑對甲醇氧化沒有電催化活性。因此，用這種方法在低溫下能夠制備出對氧還原有高催化活性和好的抗甲醇能力Pd-Fe/C催化劑。
　　 2. 研究了在水和四氫呋喃(THF)混合體系中制備Pd-Fe/C催化劑。發(fā)現制得的Pd-Fe/

4、C催化劑中存在著兩種形態(tài)的Fe：合金態(tài)的Fe與非合金態(tài)的Fe。非合金態(tài)的Fe能夠溶解于H2SO4溶液中，而合金態(tài)的Fe不能夠被酸溶解，因此，通過酸處理能制得只含合金態(tài)Fe的Pd-Fe/C催化劑。由于酸處理前后的Pd-Fe/C催化劑對氧還原的電催化活性都比Pd/C催化劑高，表明Fe能夠提高Pd/C催化劑對氧還原的電催化性能。而酸處理后的Pd-Fe/C催化劑對氧還原電催化性能要比酸處理前的Pd-Fe/C催化劑高，證明了合金態(tài)的Fe能夠提高P

5、d/C催化劑對氧還原的電催化性能。這主要是由于合金態(tài)的Fe能增加Pd的電子云密度，使催化劑中Pd0的含量增加，因此，提高了Pd催化劑對氧還原的電催化性能。
　　 3. 首次研究了用有機鹽熱分解法制備Pd-Fe/C催化劑，發(fā)現熱分解溫度對Pd-Fe/C催化劑對氧還原的電催化性能有較大的影響，在300oC的分解溫度下，制得的Pd-Fe/C催化劑對氧還原的電催化性能最好。這是由于當溫度較低時，有機鹽不能完全分解；而熱處理溫度較高時，P