镍钯载新型纳米tio催化剂对甲醇的电催化氧化资料要点

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1、镍钯载新型纳米TiO2催化剂对甲醇的电催化氧化鞠剑锋、陈曦、史玉军、吴东辉、华平1、化学与化工学院，南通大学，南通226019，中国江苏省的学校2、地球与环境工程学院，哥伦比亚大学，纽约州，纽约州10027，美国乙部关键词：直接甲醇燃料电池甲醇的电氧化二氧化钛载体阳离子催化剂摘要：一种新型的钯镍/二氧化钛电极对甲醇电催化氧化用球形纳米TiO2的制备作为载体。钯镍/二氧化钛催化剂的结构和电化学性能的特点XRD，TEM和电化学分析。钯镍/二氧化钛催化剂的循环伏安曲线表明，是在大约0.882伏的甲醇氧化峰是比市售的PtRu的大得多，在0.7V的复合TiO2材料C催化剂具有无紫外线光照射的高催化活性

2、。钯镍/二氧化钛催化剂的电催化活性和抗中毒能力是有研究意义的，它可能成为直接甲醇燃料电池的潜在候选材料。1、引言阳极电催化剂是决定性能的关键材料，直接甲醇燃料电池（DMFC），特别是阳极催化剂和非铂材料或的PtRu的减压装吸引了越来越多的关注。目前，以TiO2和TiO2的基本材料作为载体，来减少的PtRu的消耗和提高催化剂的活性，由于其具有成本低，商业可用性，以及比在氧化性碳环境中更高的稳定性，Chen等人，田等人和Kim等人报道的TiO2的存在可以提高PtRu碳载体上电极催化剂的颗粒的分散性，使其更好的电氧化的甲醇。我们发现甲醇的氧化反应活性取决于可控诱导的TiO2载体的PtRu纳米颗粒，

3、并且PtRu催化剂对甲醇氧化的性能可能因无紫外光激发二氧化钛而改善。事实上，二氧化钛为基础的纳米线，铂/二氧化钛纳米管电极，和铂-金/CNT@二氧化钛显示出优良的催化活性和稳定性。尽管催化活性的改善，在先前的研究中，以Pt或的PtRu的作为载体的催化剂活性仍然高，而以二氧化钛作载体活性低，因为二氧化钛的主要功能是增强电极催化剂颗粒的分散性，它仍是耐电氧化功能的PtRu催化剂。如果纳米TiO2复合材料本身可能向甲醇氧化，非Pt阳极催化剂很可能会成为直接甲醇燃料电池有广阔前景的候选材料。虽然在我们之前的工作中，以纳米TiO2作为载体的高催化活性和抗中毒能力的钯镍/二氧化钛已经成功制备出，但对于甲

4、醇氧化和它的催化机理的非铂催化剂（如以TiO2作为载体钯，镍，银，锡不同的化合物）的研究仍然缺乏。在本文中，以球形纳米TiO2为载体的新型钯镍合金催化剂的合成及其甲醇氧化的催化反应机理已经阐明。以球形纳米TiO210为载体的钯镍合金催化剂表现出很好的的催化活性，而甲醇氧化机理主要是由于具有光催化机理的二氧化钛的复合材料在无紫外线光照射时会表现出高的催化活性。1、实验方法球形纳米TiO2是通过溶胶-凝胶方法和在前体溶液中添加表面活性剂（PEG600或CTAB）的方法从二氧化纳米粉末中获得。以球形纳米TiO2为载体的钯镍合金催化剂使用表面还原沉积方法合成。钯和镍的原子比调整为1:1并且球形二氧化

5、钛的表面上有3％（重量）钯镍负载。样品的X射线衍射（XRD）图案是使用BrukeADVANCEX射线衍射仪收集来的。其表面形态和微粒是通过透射电子显微镜（TEM观察，日本电子JEM-1203）观察的。根据以前的报告,电化学测试在CHI660C工作站（美国CHI仪器）被执行。将5毫克的钯镍/二氧化钛催化剂，30毫升石蜡以及一些VulcanXC-72在蒸发皿中完全混合，随后让水在真空下蒸发。混合物最后会塞满聚四氟乙烯电极腔（直径3毫米的模腔，5毫米厚）。电接触膏通过在混合物的背面放置一个铜杆而建立。抛光和修饰后的电极会作为工作电极。循环伏安图和计时电流图被统计，在1摩尔1号H2SO4溶液与和1摩

6、尔1号的甲醇，2摩尔1号甲醇和4摩尔1号甲醇，在室温下用氮气分别在50毫伏，100m毫伏，200毫伏的扫描速率清洗。为了进行比较，需参考由E-TEK公司制得的20％（重量）的PtRu/C商业催化剂。2、结果与讨论图1展示的是二氧化钛和钯镍/TiO2的XRD图。图1中二氧化钛和钯镍/二氧化钛XRD图谱显示的特征反应不仅从由于锐钛矿也是因为二氧化钛中金红石的结构。事实上，含有锐钛矿和金红石结构的纯TiO2和钯镍/二氧化钛催化剂，比只含有锐钛型或金红石型结构的催化剂的催化活性更高。图1（a），位于约25.48，37.88，48.28和54.482U值的峰值是（101），（004），（200），（2

7、04）锐钛矿型二氧化钛的X射线衍射峰，并且位10于约27.58和36.28的2U的峰值是（110）和（101）金红石型二氧化钛的X射线衍射峰。与纯的二氧化钛比较，图1（b）中是锐钛矿型和金红石型的特征峰，其变化从25.78和27.88至约25.4和27.58，分别指示的球形TiO2纳米表面上的钯镍的沉积受其结构和二氧化钛催化剂活性的影响。对应于两个特征峰（111），（200）的Pd的面心立方（fcc）的结晶性