過渡金屬摻雜鎢基復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、燃料電池因其具有清潔、無污染及能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點而具有較為廣闊的應(yīng)用前景。目前，燃料電池陰極催化劑最為常見的仍為鉑基催化劑，尤其是碳載鉑(Pt/C)催化劑，然而其高昂的成本以及較低的穩(wěn)定性仍然是制約燃料電池商業(yè)化應(yīng)用的重要原因。
　　為解決上述問題，可以從催化活性物質(zhì)與載體兩方面入手。氧化鎢(WO3)與金屬Pt或Pd之間存在著催化協(xié)同作用，以其作為載體材料負載少量貴金屬，制備出復(fù)合催化劑，既可以提高催化劑的氧還原催化性能，同時由

2、于降低了貴金屬的負載量，使得催化劑的成本降低。然而，僅僅以氧化鎢作為載體材料制備的催化劑，仍存在著導(dǎo)電性較差，在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，在酸性介質(zhì)中催化活性不高等缺點，因此，我們考慮將氧化鎢作為載體材料中的主體物質(zhì)，摻雜一定比例的其他過渡金屬元素。利用氧化鎢與貴金屬間的協(xié)同作用，以及摻雜誘導(dǎo)出的氧缺陷，使得催化劑具有更好的氧還原催化性能。本論文主要研究的內(nèi)容如下:
　　(1)采用水熱合成法，分別合成化學(xué)計量比的WO3和非化學(xué)計量比的W1

3、8O49，并從鎢源的選擇、氯化鎢的濃度以及溶劑的選擇幾個方面，討論了不同因素對于產(chǎn)物形貌的影響;同時，也比較了WO3和W18O49在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，最終選擇以一定濃度的氯化鎢為鎢源，以醇溶劑作為反應(yīng)體系，通過醇解反應(yīng)制備得到的具有特殊形貌，同時含有大量氧缺陷的W18O49作為載體材料。
　　(2)以具有氧缺陷結(jié)構(gòu)的W18O49為前驅(qū)體，通過水熱合成法成功制備了不同比例的Ni-W-O固溶體。通過循環(huán)伏安法、線性掃描伏安法等電化學(xué)表征手

4、段，確定了當W/Ni的摩爾比為1∶1時，催化劑的性能最優(yōu);以NiWOx為載體，負載少量的Pt，所合成的Pt/NiWOx電催化劑在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)出增強的氧還原性能。
　　(3)以具有氧缺陷結(jié)構(gòu)的W18O49為前驅(qū)體，探究了不同Mo摻雜比例對于W18O49形貌結(jié)構(gòu)以及催化性能的影響，從中確定了當Mo的摻雜量為30％時，為最優(yōu)摻雜量。在所合成的30％Mo-W18O49載體上負載少量的Pt，以其作為氧還原催化劑并進行了電化學(xué)測試，發(fā)現(xiàn)所制