納米結構Pt基合金催化劑的設計、制備與電催化性能研究.pdf

1、本文采用機械合金化方法獲得多種成分配比的Al基前驅體含Pt合金，結合脫合金化處理（使用NaOH，HNO3溶液）方法，制備了多種納米多孔Pt基合金電催化劑。所制備的合金催化劑通過X射線衍射，掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡和高分辨透射電子顯微鏡進行表征，同時對所得Pt基合金電催化劑進行了燃料電池陽極甲醇氧化和陰極氧氣還原反應的電化學催化反應實驗。將過渡族金屬元素與貴金屬鉑（Pt)合金化是提高燃料電池催化劑材料的重要措施，因而十分有必要對其進

2、行研究探討。在本實驗中，首先通過機械合金化制各Al66Cu30Pt3Ti1，Al66Cu30Pt2Ti2和Al66Cu30Pt1Ti3四元前驅體合金。對前驅體合金進行兩步脫合金化處理，通過X射線衍射、掃描/透射電鏡等分析發現獲得了具有三維雙連續結構的納米多孔二元PtCu和三元PtCuTi合金。電化學測試表明，不同組分的納米多孔Pt基二元、三元合金具有不同的甲醇催化質量/面積活性且均優于商用PtC催化劑。另外，Ti的加入使三元合金PtCu

3、Ti的抗CO中毒性能顯著提高。
　　本文通過類似的方法將機械合金化制備的Al80Cu6Ni6Co6Pd1Pt1前驅體合金經過兩步脫合金處理制備納米多孔PtPdAlCu合金。X射線衍射結合二元平衡相圖分析，可以發現機械合金化制備的Al80Cu6Ni6Co6Pd1Pt1前驅體合金由單一的Al4Cu9相組成。進行脫合金處理后的X射線衍射圖像表明，非貴金屬元素（Cu，Al等）溶入Pt面心立方結構中形成了固溶體，通過掃描電子顯微鏡和透射電子

4、顯微鏡分析發現得到了直徑約1μm的合金納米顆粒，顆粒內部具有開放、雙連續且交互的孔洞/韌帶結構。元素分布分析發現每種元素分布均勻，沒有納米顆粒團聚現象。進一步的電化學測試表明，納米多孔PtPdAlCu合金不僅具有比商用PtC催化劑更好的陽極甲醇催化和抗CO中毒性能，還具有優異的陰極氧還原性能，包括較高的質量/面積催化活性。將機械合金化得到的Al66Cu30(Pt44Ru41Os10Ir5)4前驅體合金經過一步脫合金處理得到PtRuCuO

5、sIr多元合金。脫合金處理后的X射線衍射表明，Ru，Cu，Os，Ir元素溶入Pt面心立方結構中形成了固溶體合金，通過掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡分析發現得到了三維雙連續的孔洞/韌帶(2.5nm)結構。相應的電化學測試表明，納米多孔多元PtRuCuOsIr合金具有比商用PtC催化劑更好的甲醇催化、抗CO中毒性能和優異的氧還原質量/面積催化活性，更表現出持久的氧還原穩定性。我們認為，不同合金元素的添加對于Pt電子結構改變不同，合金中Pt原