纳米Pt-RuC电催化剂的制备.pdf

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1、华南理工大学学报（自然科学版）第30卷第11期JournalofSouthChinauniversitoftechnologVol.30No.112002年11月（NaturalScienceEdition）November2002###############################################################文章编号：1000-565X（2002）11-0144-05纳米Pt-Ru／C电催化剂的制备!古国榜冯春华于书平朱萍（华南理工大学应用化学系，广东广州510640）摘要：以炭黑（VulcanXC72）为载体，将铂钌混合氧化物胶

2、体吸附在炭黑上，然后用氢气还原以制备Pt-ru／C电催化剂，利用X-射线衍射（XrD）以及X-射线能谱（XPS）技术对样品进行表征.结果表明：在Pt-ru／C中，面心立方结构中的部分铂原子被钌原子取代，铂钌合金原子的粒子大小在3nm左右；铂钌氧化物吸附在炭黑上后，两种金属的氧化态降低，可以通过氢气鼓泡的方法将其还原.关键词：Pt-ru／C；电催化剂；炭黑载体中图分类号：0638文献标识码：A燃料电池是一种直接将储存在燃料和氧化剂中Ru—OH+Pt—CO"Ru+Pt+CO+H++eads2的化学能高效地转换成电能的发电装置［1］促进了Pt—CO的氧化，因此提高.这种装Ru—OHa

3、ds置的最大特点是由于反应过程中不涉及到燃烧，因了催化剂抗CO毒化的作用.普遍认为，当Pt-Ru合此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，能量转金催化剂中Pt与Ru的原子比为111时，具有最佳换率高达60%!80%，实际使用效率是普通内燃机的反应性能［5，6］.的2!3倍.另外，它还具有燃料多样化、排气干净、本研究中，笔者先形成了铂钌混合氧化物胶体，噪音低、对环境污染小、可靠性以及维修性好等优再将此前驱体吸附在处理过的炭黑（VulcanXC72）点，被认为是21世纪全新的高效、节能、环保的发电上，用氢气还原以制备Pt-Ru／C电催化剂，并对催方式之一.质子交换膜燃料电池（PEM

4、FC）以及直接化剂的X-射线衍射（XRD）和X-射线能谱（XPS）表甲醇燃料电池（DMFC）多采用铂作为电催化剂.为征结果进行了讨论.了提高催化剂的利用率、稳定性和使用寿命，多将铂负载在炭载体上，以制得纳米级高分散度的催化剂.1实验内容但以Pt／C电催化剂作为PEMFC或者DMFC的阳1.1炭黑的处理极催化剂时，通常会由于CO的毒化作用而降低铂先用2mol／L的HCl清洗炭黑（Vulcan的活性，因此目前多以Pt-Ru／C催化剂作为阳极催XC72）12h，过滤，用热二次蒸馏水洗涤至滤液化剂，以抗铂CO中毒.Pt-Ru／C催化剂的催化氧化PH=5!6，110C下干燥12h；用质量

5、分数为15%机理目前比较一致的观点认为是通过协同机理进行的H氧化处理24h，再用二次蒸馏水洗至滤液的［2!4］2O2.Pt—COads是铂中毒的原因，Pt-Ru／C催化呈中性，于110C下干燥12h备用.剂中的Ru降低了H的离解电位，它的作用形式2O1.2Pt-Ru／C催化剂的制备如下：往三口烧瓶中加入计算量的H溶液，边+2PtCl6Ru+H2O"Ru—OHads+H+e搅拌边加入过量的Na粉末，生成铂的亚硫酸2SO3盐，溶液变为无色.此时溶液中发生如下反应：收稿日期：2002-09-01!基金项目：广东省重大科技攻关项目（A1100401）H2PtCl6+3Na2SO3+2H

6、2O"作者简介：古国榜（1937-），男，教授，博士生导师，主要H3Pt（SO3）2OH+Na2SO4+4NaCl+2HCl从事纳米化学与技术、环境工程等的研究.往溶液中滴入0.5mol／L的NaOH溶液调节PH第11期古国榜等：纳米Pt-ru／C电催化剂的制备145至5，以促进反应向右进行.加入10倍过量的H2O2当Pt与Ru的原子比达111时，铂的吸收率逐渐趋溶液，溶液变为透明的黄色，PH值下降.此时溶液于缓和.中发生如下反应：2.2XRD表征H3Pt（SO3）2OH+3H2O2!PtO2+3H2O+2H2SO42.2.1利用XRD确定合金中Ru组分的原子含量用5moI／L

7、的NaOH溶液调节PH至5，促进反应由文献［7］可知，金属铂的晶体结构为f.c.c（面向右进行.此时溶液中生成铂的亚稳态氧化物，长时心立方），金属钌的晶体结构为h.c.P（六方密集）.间的搅拌或者加热都会有沉淀生成.当钌的原子分数（x）在0到0.7之间时，铂钌能够往澄清透明的溶液中以1mL／min的速度滴加形成固溶体合金，钌原子取代f.c.c结构中的铂原计算量的RuCI溶液，以制得铂-钌氧化物胶体.子.当钌的原子分数在0.7以上时，铂原子取代h.3此时溶液的PH降低，溶液中有气体放出，溶液发