PtCr合金电催化剂的制备及其对甲醇、乙醇电催化性能研究

来源 :辽宁科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cr15mo3
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近年来,围绕甲醇、乙醇作为燃料的直接醇类燃料电池(DAFCs)展开了广泛的学术研究。然而,制约DAFCs发展的主要问题之一是电催化剂性能不佳。由于甲醇、乙醇的电催化氧化反应比较复杂,C-C、C-O化学键的断裂在Pt催化剂的催化下难以彻底进行,燃料中的能量不能完全释放,致使DAFCs使用效率降低。(1)本论文采用一步法碳化成功制备了 PtCr/C纳米合金阳极电催化剂,并使用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等物理表征手段对电催化剂的微观形貌、晶体结构以及表面化学状态进行结构表征。结果表明,PtCr/C纳米合金电催化剂内部同时存在两种物相结构——CrPt与Cr3C2,并且载体成分中的碳呈石墨化。催化剂在FESEM观察下表现出的粒径尺寸均在62 nm左右,且分布均匀。CV法等电化学分析技术对PtCr/C纳米合金电催化剂的电化学催化活性、稳定性与抗CO中毒能力进行深入分析。其中,PtCr/C-45%催化剂展现出最优的MOR/EOR电化学催化活性与抗CO中毒能力,其MOR峰电流密度为603.74 mA mg-1Pt,EOR中的峰电流密度为1081.1 mA mg-1Pt,CO溶出实验中的峰电流密度达到141.78 mA mg-1 Pt,ECSA-CO达到62.46 m2 g-1,所有电化学性能表现均高于商业Pt/C催化剂。(2)DMF溶剂热法还原金属有机前驱体成功制备出具有立方体结构的PtCr-Mo/MWCNTs 纳米复合催化剂。采用 XRD、FESEM、TEM、XPS 对PtCr-Mo/MWCNTs纳米复合催化剂进行了详细物理表征,确定本实验制备的Mo掺杂PtCr颗粒呈立方体状,且均匀分散在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面,纳米颗粒直径大约在3~5 nm范围内。XPS结果表明Mo只是对PtCr颗粒进行表面掺杂。电化学性能测试结果表明,PtCr-Mo/MWCNTs纳米复合电催化剂具有较高的氢吸/脱附及CO溶出的ECSA。在甲/乙醇氧化反应中,PtCr-Mo/MWCNTs的电催化活性、循环稳定性与抗CO中毒能力均得到了很大程度的提高。说明以MWCNTs为载体,利用溶剂热法还原金属前驱体制备电催化剂的方法,具有较好的应用前景。
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