【摘 要】
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直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,简称DMFC)是一种具有广阔应用前景的燃料电池。目前,主要使用铂作为此种燃料电池的催化剂。但是由于铂价格高昂,且易一氧化碳中
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直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,简称DMFC)是一种具有广阔应用前景的燃料电池。目前,主要使用铂作为此种燃料电池的催化剂。但是由于铂价格高昂,且易一氧化碳中毒,故使得DMFC未得到广泛的应用。而碳化钨(WC)是一种性能优良的类Pt非贵金属催化材料,具有较高的抗CO和H2S中毒能力,并且价格低廉,因此它被认为有可能代替铂,成为新的一类DMFC催化剂。但目前其催化活性和Pt相比还相差甚远。为了提高催化剂的整体催化性能,我们设计并制备了微量载铂的核壳结构Pt/WC@TiO2催化剂。经过研究发现此催化剂具有较好的电催化性能。本文首先制备了 Pt/TiO2、Pt/WC/TiO2和Pt/WC@TiO2三种复合催化剂,并分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段进行了形貌表征,随后评价了三种复合材料在酸性介质中的电催化性能,结果表明核壳结构Pt/WC@TiO2催化剂的催化性能,稳定性和抗CO中毒能力最佳。在上述实验基础上,我们又继续优化了制备条件,包括不同TiO2的制备,不同碳化条件对形成WC的影响和不同TiO2和WC的比例调整对催化剂性能的影响。由于Pt/WC@TiO2催化剂的整体导电性能有待改善,我们继续研究制备了具有3D结构的Pt/WC/BCs催化剂,并对其进行了 XRD,SEM,TEM等形貌表征以及电化学性能表征。结果显示我们成功制备并得到了具有3D结构的Pt/WC/BCs催化剂,并且相对于商用Pt/C和Pt/WC/CNTs催化剂,Pt/WC/BCs催化剂显示了更好的电催化性能和抗CO中毒能力。
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