碳納米管負(fù)載鈀基復(fù)合納米催化劑的制備及其電催化活性.pdf

1、燃料電池是能直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電裝置，是一種高效、環(huán)保的發(fā)電技術(shù)，在當(dāng)今資源緊缺的背景下，具有重要研究意義。直接醇燃料電池分別以醇類和氧氣為燃料和氧化劑，具有燃料多樣、攜帶方便、易于儲存等特點。Pt作為燃料電池的催化劑因價格昂貴、易中毒等問題而受到限制，Pd的價格相對便宜，且在堿性溶液中對醇類氧化具有較高的電催化活性，因此，開發(fā)新型Pd基催化劑成為人們研究關(guān)注的重點。本文研究了PdSnNi、PdAg催化劑的制備，采用各種表征方法

2、，觀察了催化劑的晶型結(jié)構(gòu)、表面形貌以及粒徑大小，并研究了催化劑對乙醇、丙醇和丁醇（簡稱C2-C4醇）氧化的活性和對氧還原反應(yīng)（ORR）的活性。以PdSnNi/MWCNT為陽極催化劑，組裝了無膜直接醇燃料電池，并測試了其放電性能。本論文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　(1)采用化學(xué)還原法，以酸化碳納米管為載體，硼氫化鈉為還原劑，制備了Pd/MWCNT、PdSn/MWCNT、PdNi/MWCNT、PdSnNi/MWCNT催化劑，

3、采用TEM、XRD等表征方法對所制備的催化劑進行了表征，通過循環(huán)伏安、計時電流等電化學(xué)測試方法，在堿性環(huán)境中對C2-C4醇的氧化活性和穩(wěn)定性進行了測試。結(jié)果表明：PdSnNi/MWCNT催化劑對各類醇的氧化表現(xiàn)出最好的電催化活性，其中對乙醇最大氧化電流密度為83.2 mA·cm-2，對正丙醇的最大氧化電流密度為142.5 mA·cm-2，對正丁醇的最大氧化電流密度為76.2mA·cm-2，且正丙醇和正丁醇的氧化效果分別好于其異構(gòu)體的氧化

4、。
　　(2)采用循環(huán)伏安、線性掃描等電化學(xué)測試方法研究了Pd/MWCNT、PdSn/MWCNT、PdNi/MWCNT、PdSnNi/MWCNT催化劑對氧還原反應(yīng)的活性。結(jié)果表明：無論在堿性還是酸性溶液中，PdNi/MWCNT催化劑表現(xiàn)出最佳的ORR活性，在堿性溶液中，PdNi/MWCNT的起始電位為-0.08V，在轉(zhuǎn)速為2000 rpm時，其極限擴散電流密度為3.51 mA·cm-2，在酸性溶液中，PdNi/MWCNT的起始電位

5、為0.61V，在轉(zhuǎn)速為2000 rpm時，其極限擴散電流密度為4.44 mA·cm-2，表明PdNi/MWCNT是一種對ORR活性較好的催化劑，有望作為燃料電池的陰極材料。
　　(3)采用化學(xué)還原法，以酸化碳納米管為載體，硼氫化鈉為還原劑，制備了Pd/MWCNT、Pd4Ag1/MWCNT、Pd2Ag1/MWCNT、Pd1Ag1/MWCNT催化劑，采用TEM、XRD等表征方法對所制備的催化劑進行了表征，通過循環(huán)伏安電化學(xué)測試方法，改

6、變不同醇的濃度以及反復(fù)循環(huán)掃描次數(shù)，在堿性環(huán)境中對C2-C4醇的氧化活性和穩(wěn)定性進行了測試，結(jié)果表明：Pd4Ag1/MWCNT催化劑對各類醇的氧化表現(xiàn)出最好的活性，其中對乙醇最大氧化電流密度為102.7 mA·cm-2，對正丙醇的最大氧化電流密度為162.7 mA·cm-2，對正丁醇的最大氧化電流密度為84.8 mA·cm-2，且正丙醇和正丁醇的氧化效果分別好于其異構(gòu)體的氧化。
　　(4)以PdSnNi/MWCNT催化劑為陽極材料