论文部分内容阅读
开发绿色能源是实现社会经济可持续发展的必然要求。在多种新型绿色能源中,直接甲醇燃料电池(DMFC,Direct methanol fuel cell)是一种发展潜力巨大的新能源电池,开发新材料以提高燃料电池阳极催化剂性能对直接甲醇燃料电池的发展意义重大。铂基催化剂作为主要的DMFC阳极催化剂,如何提高其催化活性并降低使用成本一直是令人关注的研究课题。CO毒化是导致铂催化剂性能衰减的主要因素,如何抑制CO毒化是DMFC商业化应用前需要解决的问题。此外,太阳能是绿色、经济、无尽的能量来源,利用太阳能提高材料催化活性是目前DMFC阳极催化剂研究的热点之一。因此,本文研究制备了两种不同的催化剂材料,并分别研究其在甲醇的电催化和甲醇的光电催化中的性能。主要内容包括:其一,我们合成了 Pt/FeSnO(OH)5、Pt/CoSn(OH)6 和 Pt/ZnSn(OH)6 空心多面体作为DMFC阳极催化剂。羟基锡酸盐是一种具有钙钛矿结构的氢氧化物,表面带有大量的羟基基团,有利于提高催化剂的电催化氧化甲醇性能。因而采用简便的共沉淀法制备了 一系列的羟基锡酸盐:FeSnO(OH)5、CoSn(OH)6和ZnSn(OH)6纳米立方体,经过刻蚀,并采用抗坏血酸作为还原剂合成了Pt/FeSnO(OH)5、Pt/CoSn(OH)6和 Pt/ZnSn(OH)6 空心多面体。相比于 Pt/C 催化剂,羟基锡酸盐载铂空心多面体对甲醇氧化反应表现出更高的Pt质量活性和更好的CO抗毒性,同时具有较强的稳定性和较低的阻抗。其中,Pt/FeSnO(OH)5的催化性能是最好。因此,羟基锡酸盐载铂催化剂是一种有应用前景的DMFC阳极催化剂。其二,本章利用植物多酚TA辅助的简单、绿色的方法合成NiPt合金纳米颗粒,所得的NiPt纳米颗粒在紫外可见区域具有很高的吸光率,且具有良好的光热转换能力。在氙灯照射下,NiPt合金的甲醇氧化电流明显提升,提升的幅度大于单质Pt。同时,光照强度越强,甲醇氧化电流密度也越大。而且,实现相同的氧化电流密度时,NiPt合金光电催化比NiPt合金在高温溶液中电催化的稳定性更好,这体现了 NiPt合金用于甲醇光电催化的优势。因此,NiPt纳米合金材料具有良好的甲醇光电催化氧化的应用前景。