Pt基金屬氧化物復(fù)合催化劑的制備及性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFCs)被認(rèn)為是一種有發(fā)展前景的動(dòng)力能源，其中催化劑的研制是PEMFC研究中最具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。大量研究證明，Pt基催化劑作為PEMFC的陰、陽(yáng)極催化劑表現(xiàn)出了良好的電催化性能。然而，金屬鉑的價(jià)格及來(lái)源的短缺限制了Pt基催化劑的應(yīng)用。近年來(lái)，使用金屬氧化物增強(qiáng)的Pt基金屬氧化物復(fù)合催化劑成為研究熱點(diǎn)。前期此類研究的大量工作多關(guān)注PtCeO2/C，本文考慮到其成本及電催化性能，創(chuàng)新性地研究了PtSnO2/C復(fù)

2、合催化劑。并且重點(diǎn)研究制備了4種Pt基金屬氧化物復(fù)合催化劑：PtSnO2/C,PtCeO2/C,PtCo3O4/C和PtNiO/C(以下簡(jiǎn)稱PtMOx/C)。本文第一次系統(tǒng)地研究比較了PtMOx/C的制備方法、合成路線及金屬氧化物種類對(duì)其電催化性能的影響。 本文為了制得目標(biāo)PtMOx/C，首先制備MOx/C材料作為催化劑載體，進(jìn)而制備目標(biāo)復(fù)合催化劑PtMOx/C。載體MOx/C的制備比較了沉淀熱分解法和間歇微波加熱法，PtMOx

3、/C的制備則對(duì)浸漬法與間歇微波加熱法進(jìn)行了比較。 經(jīng)XRD對(duì)催化劑進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示，每一種合成路線均制得了目標(biāo)催化劑。利用TEM對(duì)催化劑的形貌及粒徑進(jìn)行了表征，催化劑均具有較高的分散度，粒徑均小于7nm；而比較不同制備方法發(fā)現(xiàn)，間歇微波加熱法應(yīng)用于催化劑載體或目標(biāo)催化劑的制備過(guò)程時(shí)，效果均優(yōu)于其他方法，分散度更好，更均勻，粒徑也更小，一般在4-5nm左右，具有較大的比表面積。進(jìn)一步利用電化學(xué)工作站測(cè)試循環(huán)伏安曲線，對(duì)不同合成

4、線路制備的不同組分的各催化劑，進(jìn)行電化學(xué)性能的比較，發(fā)現(xiàn)對(duì)同一種金屬氧化物改性的催化劑而言，采用間歇微波加熱法制得的催化劑性能也明顯優(yōu)于其它方法。實(shí)驗(yàn)表明了PtMOx/C的最優(yōu)制備方法為：先用間歇微波加熱法制得MOx/C催化劑載體，再用間歇微波加熱法制得PtMOx/C。 同時(shí)，本文又對(duì)均采用分步間歇微波加熱法制得的幾種Pt基金屬氧化物復(fù)合催化劑以及Pt/C進(jìn)行了電化學(xué)性能的比較。結(jié)果表明，以0.5mol/LH2SO4和0.5mo