聚合物改性Pt基催化劑對甲醇電催化氧化性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）具有體積小、容易操作、燃料來源豐富等優點，是極具前景的綠色能源技術。陽極電催化劑是DMFC的關鍵技術。目前過渡金屬Pt以及Pt基合金仍是主要的陽極催化劑材料，但其低活性、易被毒化的缺陷導致金屬使用量較大，限制了DMFC的商業化。本文在原有Pt基催化劑的基礎上引入長鏈聚合物，通過空間結構和相互作用改善Pt基催化劑活性和抗毒性；采用微波輔助乙二醇還原法制備了聚合物修飾的Pt基催化劑，同時引入磷鎢酸以及其他金屬進行

2、進一步改性。采用透射電子顯微鏡（TEM）、X-射線光電子能譜（XPS）等手段對催化劑的形貌、結構進行表征。用電化學方法考察催化劑在甲醇電氧化反應中的催化活性及抗中毒能力。本研究主要內容包括：
　?、乓刖鄱┒谆然@（PDDA）修飾Pt基催化劑，探究PDDA的用量及修飾順序對PtRu/CNT-PDDA催化劑性能的影響。表征結果表明PDDA修飾后RtRu粒子負載量增多，顆粒平均粒徑減小。電化學測試顯示，PtRu/CNT-PDDA

3、催化劑較 PtRu/CNT催化劑有較好的甲醇氧化活性和抗毒性，且先加 PDDA修飾效果較好；Pt與PDDA質量比為4:1時PtRu/CNT-PDDA催化劑性能最佳。對于PtRuW三元催化劑，PDDA修飾后的PtRuWOx/CNT-PDDA催化劑表現出更好的活性和化學穩定性。用殼聚糖分別改性PtRu/CNT催化劑及PtRu/GNS催化劑，結果表明，殼聚糖的存在使金屬顆粒負載量增大，分散性增強，故催化活性顯著提高；殼聚糖修飾碳納米管和石墨烯

4、載體得到的催化劑性能均優于未修飾催化劑。
　?、仆ㄟ^引入導電聚合物（聚吡咯和聚苯胺）改性PtRu/CNT催化劑，發現導電聚合物的修飾使載體表面粗糙，催化劑均有較好的粒子分布和較小粒徑，故催化活性提升。PtRu/CNT-PPy催化劑在Pt與PPy質量比約為3:1時性能最佳，且采用過硫酸銨(APS)氧化劑效果較好。PtRu/CNT-PANI(1:0.15)催化劑的電荷傳遞性能和甲醇氧化性能最佳。聚苯胺與PDDA相結合共同修飾 PtRu

5、/CNT催化劑相比于PtRu/CNT-PANI催化劑有更好的甲醇氧化活性和抗中間產物中毒能力。
　?、峭ㄟ^磷鎢酸用量的優化實驗得到 Pt與HPW的質量比為2:1時PtRu/CNT-HPW有最佳的甲醇氧化性能。將磷鎢酸與聚合物結合共修飾PtRu/CNT催化劑，電鏡結果表明二者的結合使PtRu合金粒子粒徑減小且分散性得到改善，電化學測試結果表明，磷鎢酸與長鏈聚合物結合可形成一定的空間結構，促進氫的吸附脫附，增加催化劑表面含氧物種，有效