论文部分内容阅读
近年来,用甲醇代替氢气直接用作PEMFC燃料的直接甲醇燃料电池(DMFC)以其独特的优越性越来越受到人们的青睐,尤其用作未来的移动电源。目前DMFC还存在一些关键的问题,其中之一是目前经常使用的Pt催化剂对甲醇氧化的电催化活性较低和易被甲醇氧化的中间产物毒化。现在一般从两个方面解决这个问题,一是从催化剂组分着手,以提高Pt基催化剂的抗中毒能力,二是研究合适的pt基催化剂的制备方法,以提高pt基催化剂的电催化活性。我们研究组首次报道了用固相反应法和有机溶胶法来制备Pt/C催化剂,并发现对甲醇氧化有很好的电催化活性。另外,我们研究组发现Pt和TiO2的复合催化剂对甲醇氧化有很好的抗中毒能力。本文在上述结果的基础上,进一步用固相反应法和有机溶胶法来制备Pt/C催化剂,并掺入TiO2,得到对甲醇氧化既有很好电催化活性,又有很好抗中毒性能的Pt-TiO2/C催化剂,具体研究结果如下:1.首次用有机溶胶法制备Pt/C催化剂,再通过Ti(OBu)4水解将TiO2吸附在Pt/C上,得到Pt-TiO2/C催化剂。发现经500℃热处理后,Pt和TiO2,摩尔比为2:1时的Pt-TiO2/C催化剂对甲醇氧化有最好的电催化活性和稳定性。这主要是由于热处理使Pt和TiO2,结合更紧密,催化剂中Pt和TiO2之间有更好的协同效应,另外,当TiO2,含量较小时,热处理对TiO2的粒子大小及表面的TiOH影响不大。2.首次用固相反应制备Pt/C,再通过Ti(OBu)4水解将TiO2吸附在Pt/C上。经500℃热处理后,得到的Pt-TiO2(1:1)/C催化剂对甲醇氧化既有很好电催化活性,又有很好抗中毒性能。用这种方法制备的Pt-TiO2(1:1)/C催化剂对于甲醇氧化的峰电位比相应的Pt/C负移了70mV。而用溶胶法制得的Pt-TiO-2(1:1)/C催化剂时,峰电位没有负移,这主要是由于固相反应制得的催化剂中的pt表面更粗糙,而使TiO2粒子不容易聚集的缘故。3.通过对CO的电催化氧化的研究发现固相反应制备的Pt-TiO2(1:1)/C催化剂对CO的氧化初始电位和峰电位比相应的Pt/C都有一定负移,这也是Pt-TiO2之间的协同效应引起的。这进一步验证了Pt-TiO2/C催化剂对甲醇氧化表现出高的电催化活性和稳定性的主要原因是热处理后的TiO2和Pt之间增强的协同效应。