Pt／MWNTs催化剂的制备及其性能.pdf

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· · 材料导报年月第卷第期
/催化剂的制备及其性能
张云河李新海许名飞吴显明徐洪辉邓凌峰
中南大学冶金科学与工程学院,长沙
●
摘要以多壁碳纳米管为载体,用液相还原法制备了/催化剂,通过、等技术对催化剂进
行了表征,并将所制催化剂组装成燃料电池,以、为反应气,测试了催化剂的性能,结果显示/ 催化剂
具有优良的电催化活性。
关键词燃料电池碳纳米管催化荆铂电催化
/ :

,,
/ —
, .
,/ /一.
,,,,
海碳紊厂上,并在。烘干,然后在涂层一侧喷上一定量
前言
溶液,待溶剂挥发后得到测量电极,电极载量.
近年来,质子交换膜燃料电池的研究非常活/,工作面积.。将两片电极催化层相对,中间夹一
跃,围饶催化剂的研究也很广泛【,然而, 块膜,在。热压得到膜电极组件,
的不足之一就是阴极氧还原反应的速率缓慢。开发新的纳以纯氢、纯氧为反应气,。增湿,工作压力为.、工作温
米碳材料作为高活性氧还原铂催化剂的载体是解决这个缺点的度为。时,在自制测试装置中测试电池性能。对作为对比的
一种途径,等对纳米孔碳材料的研究表明,负载在新型碳/活性碳、/一一碳粉,公司,国外样品
材料上的纳米铂催化剂对氧还原反应具有良好的电催化活性。公司, 在同样条件下进行测量。
碳纳米管是由单层或多层石墨卷曲而成的具有中空的管状材
料,具有极高的强度和硬度、极大的比表面积和良好的导电性,
被认为是一种良好的催化剂载体“”,它在直接甲醇燃料电池
中作为阳极催化剂载体已有报导】。碳纳米管能提高电化学
反应电荷传递速率“,可望提高燃料电池阴极氧还原反应动力
学,从而提高燃料电池性能。
实验
将碳纳米管,太阳纳米技术公司用研钵磨细,依
次用硝酸、双氧水浸泡,再用二次蒸馏水冲洗,。烘干。称取
处理过的碳纳米管放入烧杯中,加入水和
乙醇,搅拌;然后滴加适量溶液,充分混合均
匀后将混合液加热至。并恒温;再加入过量甲醛恒温
/碳纳米管; /一; /活性碳
反应,冷却至室温后,继续搅拌,过滤,将过滤后的产物在
圈催化剂的图谱
。烘干即得/催化剂。将所得样品用透射电镜
窖.
观察形貌,用射线衍射仪进行物相分析和铂晶粒尺寸
测定。
将/催化剂与一定量的溶液, 结果与讨论
、乳液混合,超声波分散后,均匀涂在碳布图是/的图谱,合成催化剂中只存在
李新海:通讯联系人教授,博士生导师:—
张云河:男,年生,讲师,博士,主要研究方向为化学电源及其关键材料:...
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/催化剂的制备及其性能/张云河等· ·
的单相和碳纳米管相,说明已被负载于纳米管上,而且催化剂载体时,杂质元素在氧还原反应中会毒化,活性碳虽然比
剂中没有引入其它杂相。以一碳粉和活性碳为载体的催化表面积较大,但活性碳粒度达数十微米,使电极催化层
剂石墨峰都不明显,这两种材料石墨化程度较低。图是有效催化空间大大减少,而且活性碳具有大量内孔,正是内孔的
碳纳米管和/的电镜图像,碳纳米管管径存在使其表面积增大,沉积在内孔中的铂在制成电极时不会与
~,管长可达数十微米,呈卷曲状,表面光滑,分散性很电解质接触而被有效利用,降