雙金屬納米顆粒的化學(xué)法制備及其對甲醇的催化研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)采用甲醇為燃料,解決了困擾人們的氫氣的儲(chǔ)存,運(yùn)輸?shù)葐栴}。當(dāng)前DMFC商業(yè)化面臨的主要問題是Pt價(jià)格高,電催化劑活性低,電催化劑長期穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。本文從開發(fā)新型電催化劑和提高電催化劑催化活性入手,開展了多壁碳納米管(MWCNT)負(fù)載地Pd基和Pt基雙金屬催化劑的化學(xué)法制備和對甲醇的電催化氧化研究。本研究主要包括三個(gè)方面：
　　 ⑴利用HAuCl4溶液與新制的Pd膠發(fā)生置換反應(yīng),制備了六種原子比的

2、Pd-Au雙金屬納米顆粒再負(fù)載于MWCNT上,制得MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑,通過透射電子顯微鏡(TEM),能量色散X-射線光譜(EDS)和紫外可見分光光度計(jì)(UV-vis)對制備的MWCNT/Pd-Au催化劑進(jìn)行了形貌表征,并采用循環(huán)伏安法考察了不同Au:Pd原子比MWCNT/Pd-Au催化劑對甲醇的電催化氧化性能。結(jié)果表明,所制備的6種MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑對甲醇氧化的催化性能都明顯優(yōu)于單一金屬催化劑MWCNT/

3、Pd或MWCNT/Au的催化性能。Au:Pd原子比不同導(dǎo)致MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑的催化效果也不相同,隨著Au:Pd原子比數(shù)值的上升,MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑對甲醇氧化的催化活性先升后降,當(dāng)Au:Pd原子比為0.06時(shí),MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑的催化活性最大且抗中毒性能最好。
　　 ⑵在無還原劑存在的情況下,用HAuCl4溶液與負(fù)載在MWCNT上的Pd納米顆粒發(fā)生置換反應(yīng),制備了Pd:Au原子比不同

4、的五種MWCNT/Pd-Au雙金屬納米顆粒,并應(yīng)用于堿性條件下甲醇的電催化氧化。通過等離子體發(fā)射光譜(ICP),TEM和EDS對制備的MWCNT/Pd-Au催化劑進(jìn)行了原子比和形貌的表征,用循環(huán)伏安法考察了不同Pd:Au原子比的MWCNT/Pd-Au催化劑對甲醇的電催化氧化性能,并與單一金屬催化劑MWCNT/Pd和MWCNT/Au的催化性能進(jìn)行比較。結(jié)果表明,制備的5種MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑對甲醇氧化的催化性能均優(yōu)于單一金屬

5、催化劑MWCNT/Pd或MWCNT/Au的催化性能,Pd:Au原子比不同導(dǎo)致MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑催化效果也不相同,隨著Pd:Au原子比數(shù)值的上升,MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑對甲醇氧化的催化活性先升后降,當(dāng)Pd:Au原子比為48時(shí)MWCNT/Pd-Au雙金屬催化劑的催化活性最好且具有較好的抗中毒性能。
　　 ⑶采用KBH4還原的方法在水溶液中制備了負(fù)載在MWCNT上的原子比為3:1的MWCNT/Pt-Cu,M

6、WCNT/Pt-Ni和MWCNT/Pt-Co雙金屬催化劑,再利用HNO3溶解賤金屬的方法制備了比雙金屬催化劑反應(yīng)表面積更大的MWCNT/Pt(Cu),MWCNT/Pt(Co),MWCNT/Pt(Ni)催化劑,將這六種不同催化劑應(yīng)用于酸性條件下甲醇的電催化氧化。采用TEM考察了MWCNT/Pt(Cu)催化劑的形貌并與MWCNT/Pt-Cu進(jìn)行比較,采用循環(huán)伏安曲線和i-t曲線比較了這六種催化劑對甲醇電催化氧化的性能和抗中毒性能。結(jié)果表明,