甲醇氧化电催化剂的制备性能及研究t.pdf

沈阳理工大学硕士学位论文甲醇氧化电催化剂的制备及性能研究姓名:魏旭芳申请学位级别:硕士专业:应用化学指导教师:陈维民20120307沈阳理工大学硕士学位论文摘要直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量转化效率高;质量轻、体积小、容易操作:燃料来源丰富等优点,是燃料电池未来的发展方向。但阳极催化剂的活性低,易被Co毒化,导致贵金属使用量较大,严重限制了DMFC的商业化。为了进一步提高PtRu催化剂的活性和稳定性,降低贵金属的使用量,本论文从催化剂的制备方法入手,采用不同还原剂制备了PtR州C催化剂;通过添加助剂对PtRu催化剂进行改性,制备了PtRuM/C(M=W、Mo、PWl2、PMol2)三元合金催化剂。通过透射电子显微镜(TEM)、(XPS)等测试方法对催化剂的表面形貌、粒径、组成及电子状态等进行表征;利用循环伏安曲线、线性扫描曲线和计时电流曲线,考察了对甲醇催化剂的氧化活性和稳定性的影响。主要研究结果如下:(1)以不同还原剂制备了PtR“C催化剂,结果表明乙二醇还原法制备的催化剂在载体表面分布均匀,,且分布范围比较窄,对甲醇的电催化氧化表现出较高的活性。(2)对PtRuM/C(M=W、Mo)催化剂的优化实验表明,当Pt、Ru、M摩尔比为l:1:,催化剂表现出较好的甲醇电催化氧化性能;xPs测试结果显示在该催化剂表面Pt主要以0价存在,而在Ru的表面有丰富的含氧物种。(3)根据杂多酸在PtR“C催化剂上的不同负载顺序制各了PtRuM/C(M=PWl2、PMol2)催化剂,结果显示PtRu/C—M催化剂在载体表面分布均匀,具有较高的甲醇氧化活性和稳定性。这是由于杂多酸在PtRu粒子表面形成单层保护层,大阴离子之间的空隙能让甲醇分子自由通过,提高了催化剂的活性表面,同时在一定程度上降低了贵金属粒子的流失,从而提高催化剂的稳定性。(4)通过对助催化剂钨、钼化合物的焙烧发现,随着温度的升高,金属氧化物的生成量也越多,能为催化剂提供丰富的含氧物种,从而提高了催化剂的抗co中毒能力。沈阳理工大学硕士学位论文关键词:阳极催化剂;活性;稳定性;钨;钼;杂多酸沈阳理工大学硕士学位论文AbstractDirectmetllaIlol如elcells(DMFCs)possessawideapplicationprospectaSthepowersourceinportableelectronicproductsduetomehi曲eIle唱yemciency,li曲twei酿t,smallsize,aI】,tIle10wactiVityandtheCopoisoningoftheanodecatalystsleadtohi91lnoblemetalloadings,,thepreparationmethodsofcatalystsandmeadditionoftransitionmetalswerestudiedinⅡ(M=W’Mo,PWa11dPMo2)(TEM)a11dx—rayphotoelectronspectra(XPS).E1ectrochemicalmeasurementsincludingcyclicVoltammet巧(CV),linearsweepVolt觚metry(LSV)andc11ronoamperometry(CA):(1)Dia’-