納米Pd催化甲酸電氧化的研究.pdf

1、直接甲酸燃料電池(DFAFC)具有能量密度高、低溫工作性能好、環(huán)境友好等優(yōu)點,具有廣闊的發(fā)展空間與應用前景。對DFAFC陽極催化劑的研究主要集中在Pt基和Pd基催化劑上,其中在Pd基催化劑上,甲酸以直接途徑氧化,具有高的催化活性,但其穩(wěn)定性較差。因此,研究具有較高的催化活性與穩(wěn)定性的Pd基催化劑,對DFAFC的應用具有重要的意義。本論文主要研究了納米Pd對甲酸的催化性能。
　　 本論文利用循環(huán)伏安法系統(tǒng)的研究了納米Pd對甲酸電氧

2、化的催化活性,考察了電解質H+濃度、甲酸的濃度、電解質陰離子吸附等對Pd催化甲酸電氧化的影響。TEM與XRD分析結果表明,納米Pd是面心立方結構、結晶度良好、Pd的平均粒徑約為25 nm。電化學測試結果表明:甲酸在納米Pd上的電氧化是完全不可逆反應,反應受擴散步驟控制。隨著電解質H+濃度的增加,甲酸氧化的峰電勢逐漸J下移,峰電流密度呈現(xiàn)先增加后減小的變化。隨著甲酸濃度的增加,甲酸氧化性能逐漸提高。當甲酸的濃度為0.1mol/L,硫酸溶液

3、的濃度為0.2 mol/L時,甲酸的氧化性能最好。電解質陰離子的吸附強度越弱,甲酸的氧化活性越高。甲酸在納米Pd催化劑上以直接途徑氧化,沒有產生強吸附性的中間產物。
　　 本論文通過丙酮高溫熱解的方法,以Ti片為基體,制備了碳包覆的二氧化鈦納米線陣列(C/TiO2),并以其作為Pd的載體,通過電勢階躍沉積的方法制備了Pd-C/TiO2電極。應用SEM與XRD表征了C/TiO2的形貌與物相組成,結果表明:C/TiO2是納米線陣列結

4、構,TiO2是金紅石相。考察了電沉積條件對Pd-C/TiO2電極形貌的影響,確定了電沉積Pd的氧化電位、成核電位、生長電位分別為1.0 V、-1.6 V、-0.2 V,氧化時間、成核時間、生長時間分別為10 s、0.1 s、2400 s。通過控制電沉積溶液的濃度,分別制備了Pd以膜和線的形式負載在C/TiO2上的電極,即F-Pd-C/TiO2與W-Pd-C/TiO2。ICP分析表明,兩種電極上Pd的載量分別為0.22 mg/cm2和1.