质子导体稳定化碳纳米管载Pt催化剂的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高效和洁净等优点，是有发展前途的一种电池，可广泛用于移动电源和便携式电源。但是，催化剂价格昂贵、利用率低和耐久性性差等～些技术问题，阻碍了PEMFC商业化的进程。目前，减少PEMFC中n催化剂的贵金属Pt的负载量、提高Pt的利用率和催化剂的耐久性已经成为该领域的重要研究方向。碳纳米管(CNT)是一种新型的碳材料，具有独特的电子结构高的比表面积，低电阻，耐腐蚀，良好的机械性能等优点，是作为催化剂载体的理想选择对象，催化剂和载体间的相互作用也影响着催化剂的性能。1)本论文采

2、用乙二醇还原法，分别合成了Na丘on_删T催化剂和Pt／CNT催化剂。由透射电镜(TEM)可观察到所制备的Nafion-Pt／CNT催化剂和刚CNT催化剂Pt粒径约为2,-,4m，在碳纳米管表面均与分布。循环伏安法(CV)、氧还原(O砌U曲线以及电化学加速(ADT)测试结果显示，经Nation稳定的Pt／CNT催化剂在性能和耐久性方面都优于无Nation稳定喇T催化剂。证明了Nation对Pt微粒以及CNT两种物质起到了连接作用，从而提高了Pt在CNT载体上的吸附力。2)本论文首次将冻干法运用于制备Pt／CNT催化剂，并通过TEM，

3、XRD，CV等手段来进行测试和表征。所制得催化剂中，Pt颗粒在CNT表面的分散性显著提高，且粒径均匀，大小约为3nm，电化学性能明显高于同样条件下烘干法制备的Pt／CNT催化剂。关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC)；Pt／CNT催化剂；Nation：冻干法武汉理工大学硕士学位论文AbstractProtonexchangemembranefuelcell(PEMFC)isoneofthemostpromisingcellsusedfortransportationandportablepowersol／icesforithasp

4、rominentmeritssuchashighefficiency,cleannessandeta1．However,theintolerablecostandpoorcatalysisofthecatalystPtcurrentlyusedinPEMFC，togetherwithothertechnicalproblems,blockPEMFCfromcommercialization．Atpresent，mostofworkhasbeendevotedtoincreasetheutilizationofplatinum(Pt)

5、catalystsandthustolowerthecatalystusage．ChiTsasanewformofcarbon，havereceivedresearchers’attentionduetotheiruniquestructural，electronicandmechanicalproperties．TheuseofChiTsasalternativesupportsforpreparationofcatalystsforlow-temperaturefuelcellshasnaturallystimulatedsig

6、nificantinterestamongresearchers．Inrecentyearstherehasbeenaprogressintheunderstandingofthatthecatalyst-supportinteractionplaysafundamentalroleintheperformanceofcatalyst．1)Nailon-Pt／CNTandPt／CNTcatalystsweresynthesizedusingglycolsolutionillsreducingagent．Accordingtother

7、esultsoftransmissionelectronmicroscopy(TEM)，thepreparedPtnanoparticlesrangingfrom2to4nnlindiameterareuniformlydepositedonCNTs．AhighercatalyticactivityandmorestableofNation—Pt／CNTcatalystwereobservedbycyclicvoltammetry(CV)，oxygenreductionreaction(ORR)andaccelerateddurab

8、ilitytest(ADa3measurements．TheseprovethatitisfeasibletointroducingNationactingasstableagentaswellaSbindercohesivebetw