鉑基雙金屬納米電催化劑的制備與電化學(xué)活性.pdf

1、以有機(jī)小分子如甲酸，甲醛，甲醇，乙醇等作為燃料的液體燃料電池與傳統(tǒng)的質(zhì)子交換膜燃料電池相比具有能量密度高、對(duì)環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)，是一類具有重要研究意義和應(yīng)用前景的新型燃料電池。催化劑的活性直接影響燃料電池的工作性能，因此對(duì)燃料電池催化劑性能的改善與研究是目前國(guó)際上關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　本論文采用水熱法,制得具有納米多孔結(jié)構(gòu)的鈦基納米多孔鉑電極(nanoPt/Ti)，再采用循環(huán)伏安法，將一定量的Pb、Bi、Sn沉積到nanoPt/Ti電極

2、上，制成鈦基納米多孔鉑-M電極(nanoM-Pt/Ti)。以多壁碳納米管為載體，Nafion溶液為粘結(jié)劑，通過(guò)水熱法制得另一種類型的鉑基雙金屬電催化劑Pt-Co/MWCNT，利用循環(huán)伏安、線性掃描、恒電位階躍和恒電流階躍等技術(shù)，研究了所制備的電極在酸性溶液中的電催化活性。主要的研究工作如下：
　　1.對(duì)燃料電池的工作原理和分類進(jìn)行了概述，簡(jiǎn)要介紹了納米材料的特點(diǎn)、制備以及主要的表征方法。著重闡述了在鉑系金屬上，甲酸，甲醛，甲醇，乙

3、醇等物質(zhì)電催化氧化以及氧還原的機(jī)理，對(duì)相應(yīng)的鉑類催化劑的制備、應(yīng)用與主要特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié)。
　　2.制備了鈦基納米多孔鉑電極(nanoPt/Ti)，并通過(guò)SEM、EDS等技術(shù)對(duì)所制備電極進(jìn)行了表征。電極表面為納米多孔結(jié)構(gòu)，鉑顆粒大小均勻，這種三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)保證了催化劑顆粒的高度穩(wěn)定性。
　　3.通過(guò)電沉積法制得nanoM-Pt/Ti電極(M為Pb、Bi、Sn)，采用CV,LSV,CA,CP等電化學(xué)手段對(duì)所制備的nano

4、M-Pt/Ti電極在酸性溶液中對(duì)甲酸、甲醛、甲醇和乙醇的氧化進(jìn)行了分析和研究，得到如下結(jié)論：
　　(1)酸性溶液中，在 nanoPb-Pt/Ti和 nanoBi-Pt/Ti電極上，甲酸氧化的電流密度遠(yuǎn)大于nanoPt/Ti電極，且起始氧化電位更正。恒電位或恒電流階躍進(jìn)一步證明，與 nanoPt/Ti電極相比，nanoPb-Pt/Ti和nanoBi-Pt/Ti電極對(duì)甲酸氧化的電化學(xué)活性更穩(wěn)定，抗CO毒化的能力更強(qiáng)。
　　(2)

5、酸性溶液中，在 nanoSn-Pt/Ti和 nanoPt/Ti電極上甲醛電氧化的研究表明，在nanoSn-Pt/Ti電極上甲醛氧化的起始電位較nanoPt/Ti電極有所提前，峰電流密度也相應(yīng)增大，表明nanoSn-Pt/Ti電極的催化活性更強(qiáng)。在nanoSn-Pt/Ti上的恒電位階躍結(jié)果表明，一定濃度范圍內(nèi)甲醛濃度與相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電流密度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，說(shuō)明該電極可用于低濃度甲醛的檢測(cè)。
　　4.通過(guò)水熱法，以多壁碳納米管為載體，

6、Nafion溶液為粘結(jié)劑制得Pt/MWCNT和Pt-Co/MWCNT電極，測(cè)試了它們?cè)谒嵝匀芤褐袑?duì)氧還原反應(yīng)的電活性。結(jié)果表明， Pt-Co/MWCNT電極對(duì)氧還原的活性均優(yōu)于Pt/MWCNT電極，其中在Pt、Co含量比為6：4的Pt-Co(4)/MWCNT電極上，氧還原反應(yīng)的起始電位最大，電流密度最高。同時(shí)測(cè)試了這些電極在酸性溶液中對(duì)甲醇、乙醇氧化的電催化活性，Pt-Co(4)/MWCNT電極仍然表現(xiàn)出了更好的電化學(xué)性能。Pt-Co(