鉑基雙金屬納米電催化劑的制備與電化學活性.pdf

1、以有機小分子如甲酸，甲醛，甲醇，乙醇等作為燃料的液體燃料電池與傳統的質子交換膜燃料電池相比具有能量密度高、對環境污染小的優點，是一類具有重要研究意義和應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，因此對燃料電池催化劑性能的改善與研究是目前國際上關注的焦點。
　　本論文采用水熱法,制得具有納米多孔結構的鈦基納米多孔鉑電極(nanoPt/Ti)，再采用循環伏安法，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溶液為粘結劑，通過水熱法制得另一種類型的鉑基雙金屬電催化劑Pt-Co/MWCNT，利用循環伏安、線性掃描、恒電位階躍和恒電流階躍等技術，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.對燃料電池的工作原理和分類進行了概述，簡要介紹了納米材料的特點、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、醇等物質電催化氧化以及氧還原的機理，對相應的鉑類催化劑的制備、應用與主要特點進行了簡要的總結。
　　2.制備了鈦基納米多孔鉑電極(nanoPt/Ti)，并通過SEM、EDS等技術對所制備電極進行了表征。電極表面為納米多孔結構，鉑顆粒大小均勻，這種三維立體網狀結構保證了催化劑顆粒的高度穩定性。
　　3.通過電沉積法制得nanoM-Pt/Ti電極(M為Pb、Bi、Sn)，采用CV,LSV,CA,CP等電化學手段對所制備的nano

4、M-Pt/Ti電極在酸性溶液中對甲酸、甲醛、甲醇和乙醇的氧化進行了分析和研究，得到如下結論：
　　(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一步證明，與 nanoPt/Ti電極相比，nanoPb-Pt/Ti和nanoBi-Pt/Ti電極對甲酸氧化的電化學活性更穩定，抗CO毒化的能力更強。
　　(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，峰電流密度也相應增大，表明nanoSn-Pt/Ti電極的催化活性更強。在nanoSn-Pt/Ti上的恒電位階躍結果表明，一定濃度范圍內甲醛濃度與相應的穩態電流密度呈現良好的線性關系，說明該電極可用于低濃度甲醛的檢測。
　　4.通過水熱法，以多壁碳納米管為載體，

6、Nafion溶液為粘結劑制得Pt/MWCNT和Pt-Co/MWCNT電極，測試了它們在酸性溶液中對氧還原反應的電活性。結果表明， Pt-Co/MWCNT電極對氧還原的活性均優于Pt/MWCNT電極，其中在Pt、Co含量比為6：4的Pt-Co(4)/MWCNT電極上，氧還原反應的起始電位最大，電流密度最高。同時測試了這些電極在酸性溶液中對甲醇、乙醇氧化的電催化活性，Pt-Co(4)/MWCNT電極仍然表現出了更好的電化學性能。Pt-Co(