PtRh-Pt5-C催化劑的制備、表征及乙醇電催化氧化的研究.pdf

1、隨著環(huán)保問題日趨嚴重，傳統(tǒng)的火力發(fā)電技術(shù)受到挑戰(zhàn)，崛起于60年代的燃料電池技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。直接甲醇燃料電池(DMFC)由于甲醇有相當高的毒性限制了其廣泛應(yīng)用。直接乙醇燃料電池(DEFC)是在燃料電池中采用乙醇代替毒性強的甲醇。相對于甲醇，乙醇不僅是生物可再生資源，還可以提供比甲醇更高的能量，乙醇的化學(xué)毒性幾乎可以忽略或者說非常低。
　　燃料電池陽極催化劑一直以來都是人們研究的熱點。由于Pt-Ru催化劑中Ru在陽極反應(yīng)中易損失

2、是一個難以解決的問題。而Rh和Pt的原子半徑相當，升華焓非常接近，混合焓變幾乎為零，形成的合金也更加穩(wěn)定。此外，Rh對C-C鍵斷裂有一定的促進作用。
　　本文采用超聲波分散與化學(xué)還原法結(jié)合，以氯鉑酸為前驅(qū)體，石墨為載體制備了Pt5/C催化劑基底，通過XRD和CV對催化劑進行了表征，并以乙醇電化學(xué)氧化為探針反應(yīng)，研究了不同焙燒、還原溫度及分散介質(zhì)中醇/水比等因素對Pt5/C催化活性的影響。在Pt5/C基底上負載不同Pt、Rh含量后，

3、經(jīng)過400℃焙燒以及150℃氫氣氣氛中還原后制得Rh0.5/Pt5/C、Pt0.1Rhx/Pt5/C及“三明治”結(jié)構(gòu)的PtyRhxPty/Pt5/C三種催化劑，通過CV、XRD和TEM進行表征，研究了不同沉積結(jié)構(gòu)、不同沉積量及焙燒還原氣氛對乙醇在PtRh/Pt5/C雙金屬催化劑表面氧化活性的影響。經(jīng)過以上實驗我們得出結(jié)論:
　　Pt5/C基底的最優(yōu)制備工藝是采用乙二醇與水體積比2∶1作為分散介質(zhì)，在超聲波下用甲醛還原法1h后，于空

4、氣中400℃下焙燒4h。所制備的Pt5/C基底雖然Pt負載量很低，但具有與純金屬Pt相似的晶體結(jié)構(gòu)特征，完全可以代替純金屬鉑作為基底。
　　當在基底上沉積一層Rh、二層PtRh和三層PtRhPt后，催化劑的CV和XRD圖呈規(guī)律性變化，Pt0.1Rhx/Pt5/C及“三明治”結(jié)構(gòu)的PtyRhxPty/Pt5/C催化劑不再僅是純Pt和純Rh特征峰，可推斷出催化劑表面是純Pt、純Rh和PtRh合金的混合。這說明改變催化劑制備過程的沉積方

5、式可以明顯地改變催化劑的表面構(gòu)成。
　　乙醇催化氧化研究表明，還原后的催化劑對乙醇的催化氧化性能較強。在Pt5/C基底上負載一層Rh后，乙醇第一氧化峰電勢明顯負移，但峰電流強度下降。當在基底上負載不同比例的二層PtRh和“三明治”結(jié)構(gòu)PtyRhxPty后，我們發(fā)現(xiàn):由于Rh可以促進C-C鍵斷裂且對氧的吸附性強于Pt，可過多Rh的會因為對乙醇的吸附性弱于Pt而降低總體活性，因此隨著催化劑中Rh含量的增加，催化劑性能先提高再降低;當在