質(zhì)子交換膜燃料電池催化劑的制備及表征.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)由于其高能量密度、高能量轉(zhuǎn)化率、低污染、環(huán)境友好的突出優(yōu)點具有廣闊的應用前景,但目前使用的鉑催化劑由于其價格昂貴、資源匱乏以及使用壽命有限等因素限制了PEMFC的發(fā)展。本論文分別合成了Pd-Pt／C合金催化劑、TiO2納米粒子摻雜的Pt／C催化劑和納米核殼型Cu@Pt／C催化劑,旨在提高催化劑中Pt的利用率,降低催化劑成本。
　　 (1)用化學還原法合成的Pd-Pt／C合金催化劑的晶形完整,其中P

2、d-Pt合金粒子的粒徑比Pt／C催化劑中Pt粒子的粒徑稍大。通過循環(huán)伏安掃描和旋轉(zhuǎn)圓盤電極測試表明,Pd-Pt／C催化劑的電催化活性與Pt／C催化劑相當,但Pt的利用率明顯提高。
　　 (2)使用水熱法制備的TiO2納米粒子晶形完整,平均粒徑約7.99nm。通過循環(huán)伏安掃描和旋轉(zhuǎn)圓盤電極測試表明,摻雜TiO2納米粒子的Pt／C催化劑在TiO2含量為10％時的電化學穩(wěn)定性最好,電催化劑活性也很高。
　　 (3)使用兩步還原

3、法制備了Cu@Pt／C催化劑,通過XRD和TEM分析表明其是核殼結(jié)構(gòu),其中金屬顆粒尺寸約為5-6nm,殼層厚度為1-2 nm。通過循環(huán)伏安和陰極極化曲線測試表明:核殼型催化劑Cu@Pt／C的電催化活性比相同鉑載量的Pt／C催化劑有明顯的增強,當金屬載量為20％時,銅鉑的摩爾比為2.73:1時的核殼型Cu@Pt／C催化劑中Pt的電化學活性最高。當催化劑中金屬載量提高到40％時,能夠形成核殼結(jié)構(gòu)的催化劑中最佳的銅鉑投料比(摩爾比)為1.5: