pt基金属氧化物复合催化剂制备及性能的研究论文

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1、中文摘要摘要：质子交换膜燃料电池(PEMFCs)被认为是-种有发展前景的动力能源，其中催化剂的研制是PEMFC研究中最具有挑战性的任务之一。大量研究证明，Pt基催化剂作为PEMFC的阴、阳极催化剂表现出了良好的电催化性能。然而，金属铂的价格及来源的短缺限制了Pt基催化剂的应用。近年来，使用金属氧化物增强的Pt基金属氧化物复合催化剂成为研究热点。前期此类研究的大量工作多关注PtCe<)2／C，本文考虑到其成本及电催化性能，创新性地研究了PtSn02／C复合催化剂。并且重点研究制备了4种Pt基金属氧化物复合催化剂：PtSn02／C，PtCe02／C，Pt

2、C0304／C和PtNiO／C(以下简称PtMOx／C)。本文第一次系统地研究比较了PtMOx／C的制备方法、合成路线及金属氧化物种类对其电催化性能的影响。本文为了制得目标PtMOx／C，首先制备MOx／C材料作为催化剂载体，进而制备目标复合催化剂PtMOx／C。载体MOx／C的制备比较了沉淀热分解法和间歇微波加热法，PtMOx／C的制备则对浸渍法与间歇微波加热法进行了比较。经XRD对催化剂进行了测试，结果显示，每一种合成路线均制得了目标催化剂。利用TEM对催化剂的形貌及粒径进行了表征，催化剂均具有较高的分散度，粒径均小于7nm；而比较不同制备方法发

3、现，间歇微波加热法应用于催化剂载体或目标催化剂的制备过程时，效果均优于其他方法，分散度更好，更均匀，粒径也更小，一般在4．5nm左右，具有较大的比表面积。进一步利用电化学工作站测试循环伏安曲线，对不同合成线路制备的不同组分的各催化剂，进行电化学性能的比较，发现对同一种金属氧化物改性的催化剂而言，采用问歇微波加热法制得的催化剂性能也明显优于其它方法。实验表明了PtMOx／C的最优制备方法为：先用间歇微波加热法制得MOx／C催化剂载体，再用间歇微波加热法制得PtMOx／C。同时，本文又对均采用分步间歇微波加热法制得的几种Pt基金属氧化物复合催化剂以及Pt

4、／C进行了电化学性能的比较。结果表明，以0．5mol／LH2S04和0．5mol／LCH30H+0．5mol／LH2S04为溶液时测试的循环伏安曲线，PtSn02／C表现出了最佳的氢和甲醇的电催化氧化性能，良好的抗CO毒化性能，PtSn02／C与PtCc02／C表现出了最佳的电催化氧还性能，同时本文制备的各种PtMOx／C的电催化性能均优于Pt／C催化剂。因此得出结论：PtSn02／C是一种可以广泛应用于质子交换膜燃料电池的优异的电催化剂。关键词：质子交换膜燃料电池；催化剂；Pt基催化剂；金属氧化物；间歇微波法分类号：TM911．4j匕塞交通太堂亟±

5、堂僮论塞△垦墨!B△￡!ABSTRACTABSTRACT：PEMFCswererecognizedtobepromisingpowersourceforportableelectronicdevicesandelectricvehicles．DevelopingofcatalystisoneofthemostchallengingtasksofPEMFCresearch．Pt-basedcatalystsarerecognizedasthebestelectrocatalystsforlowtemperaturefuelcell．However,th

6、elimitationoftheusageofPt-basedcatalystscomesfromthehighcostandlimitedresourceofPt．Fordecades，significantprogresshasbeenmadeinthedevelopmentofoxidemodifiedPtelectrocatalystsforPEMFCs．ThepreviousworkfocusedonPtCe02／CelectrocatalystsforPEMFCs．Inaccountofitscostandcatalyticpropert

7、ies，inthispaperthenovelPtSn02／CcatalystWasinnovativelystudied．BecauseSn02istetrahedralrutile—structureandhasexcellentconductivity,theirexcesselectrodesontheorbitdofSnatomCanmovetothePtcatalyst．Andaseriesofoxide—promotedPt／Ccatalyst(PtSn02／C，PtCe02／C，PtC0304／C，PtNiO／C)werealsopr

8、epared．Furthermore，wefirstlyreportedacompletestudyofth