羰基簇合物途徑制備直接甲醇燃料電池陽極催化劑的研究.pdf

1、由于化石燃料的短缺和使用化石燃料引起的環(huán)境污染,燃料電池越來越受到人們的關注.其中,用甲醇直接作燃料的直接甲醇燃料電池(DMFC),越來越受到重視.目前DMFC商業(yè)化還存在一些關鍵問題.常用的Pt催化劑對甲醇氧化差的電催化活性和易被甲醇氧化的中間產(chǎn)物,如線性吸附的CO物種,毒化是其中的一個問題.為了改進Pt的電催化性能以及降低或消除催化劑的毒化,通常的方法是使用Pt基合金催化劑.還從制備方法方面探究催化劑粒子大小和粒徑分布等因素對甲醇氧

2、化性能影響.因此,我們通過羰基簇合物途徑制備了碳載Pt(Pt/C)和碳載雙金屬Pt-Os(Pt-Os/C)催化劑,評價了它們對甲醇氧化的電催化行為,并和E-TeK商業(yè)催化劑進行了比較.主要研結果如下:通過Pt羰基簇合物的途徑制備了不同金屬載量的Pt/C催化劑,X-射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)的測試結果顯示,不同載量Pt/C催化劑的粒子大小都在2~4nm之間,并且具有窄的粒徑分布和良好的分散性,與E-TeK公司2003年開

3、發(fā)的商業(yè)催化劑粒徑大小相似.甲醇氧化的循環(huán)伏安和計時電流測試結果表明,不同Pt載量的催化劑中,40﹪Pt/C催化劑對甲醇電催化氧化活性最好,這歸因于此催化劑具有合適的粒徑、好的分散性以及低的催化層內阻.通過金屬羰基簇合物途徑還制得了不同Pt/Os原子比的Pt-Os/C催化劑,XRD顯示納米Pt-Os雙金屬催化劑基本為單相無序結構(固態(tài)溶液),等離子發(fā)射光譜(ICP)分析說明Pt與Os組成和理論值基本一致,由TEM圖可以看出Pt-Os/C

4、催化劑中的Pt-Os粒子具有好的的分散性、窄的粒徑分布和小的粒徑(約為2.2 nm左右).與Pt/C和Pt-Ru/C催化劑相比,Pt-Os/C催化劑對甲醇的電催化性能有很大提高,其中Pt和Os原子比為3:1時性能最優(yōu).Pt-Os/C催化劑對甲醇氧化高的電催化活性可以用雙功能機理得到解釋.金屬Pt起吸附解離甲醇的作用,金屬Os(非Os的氧化物)在低電位下起活化解離水提供含氧物種的功能.XPS分析說明Os對Pt具有拉電子作用,這種作用利于中