金屬氧化物對Pt、Pd催化劑上醇類電氧化反應的促進作用.pdf

1、在資源匱乏、化石能源過度使用、環(huán)境嚴重污染的現代，新型清潔能源的開發(fā)和使用已受到廣泛關注。燃料電池是一種將化學能轉化為電能的能源裝置，由于其不受卡諾循環(huán)的限制，能量效率高，在可持續(xù)能源的發(fā)展上具有重要地位。以氫和小分子醇類為陽極燃料的質子交換膜燃料電池近年來得到較快發(fā)展，和氫相比，液體燃料的能量密度高，且易于運輸和存儲，因此其應用前景更為廣泛。在小分子醇類中，甲醇廉價易得，乙醇無毒且可以通過生物質發(fā)酵制得，均是很有潛能的燃料。在直接醇類

2、燃料電池的陽極催化劑中，貴金屬鉑、鈀等仍然是不可或缺的陽極催化劑材料。但是，無論是Pt，還是Pd基催化劑，均存在貴金屬的利用率低、催化劑易中毒、穩(wěn)定性差等問題。為降低催化劑成本，增強催化劑的催化活性和穩(wěn)定性，提高催化劑抗中毒性能，我們設計合成了一系列金屬氧化物和復合金屬氧化物，并以此作為Pt、Pd催化劑的助劑，考察了金屬氧化物對甲醇、乙醇氧化反應的助催化作用。具體結果如下：
　　1.在室溫下用共沉淀法制備一系列Mo摻雜SnO2復合

3、納米材料，并以此為助劑添加至Pt催化劑中，制備了Pt-(MoO3)mSnO2/C系列催化劑。XPS譜圖表明，Mo在所制備的催化劑中存在的特征形式是MoO3，金屬Pt(0)，Pt(II)和Pt(IV)在樣品中的含量依賴于復合氧化物的結構組成。在系列Pt-(MoO3)mSnO2/C樣品中，Pt-(MoO3)0.2SnO2/C中高價態(tài)Pt含量最高（Pt(II)和Pt(IV)）。電化學測試結果表明，純SnO2以及Mo摻雜SnO2修飾的Pt催化劑

4、催化性能均明顯優(yōu)于商業(yè)Pt/C催化劑，而且Mo摻雜SnO2比SnO2有更顯著的助催化作用。在所制備的催化劑中，Pt-(MoO3)0.2SnO2/C在催化甲醇氧化反應中呈現出最低的初始電位，最高的質量比活性（MSA）和本征活性（IA），起始電位（-0.50 V）與Pt-SnO2/C和Pt/C催化劑相比負移約30 mV；Pt-(MoO3)0.2SnO2/C催化劑中Pt的MSA（4.44 A mg-1Pt）和IA（93.6 A m-2Pt）分

5、別約是Pt-SnO2/C的1.4倍和1.2倍，Pt/C催化劑的3倍和3.5倍。
　　2.采用傳統(tǒng)水熱法，通過添加不同試劑或控制不同溫度來制備不同的CeO2納米粒子，作為載體和助劑制備了Pt/CeO2/C-1，Pt/CeO2/C-2和Pt/CeO2/C-3催化劑，并在堿性電解液中對甲醇氧化反應進行催化測試。測試結果表明，在所制備的催化劑中，Pt/CeO2/C-3在催化甲醇氧化反應中呈現出最負的初始電位，最高的質量比活性（MSA）及最

6、高的穩(wěn)定性。Pt/CeO2/C-3的MSA(2.65mAμg-1Pt)分別是Pt/CeO2/C-1樣品(1.35mAμg-1Pt)的2倍，Pt/CeO2/C-2樣品(2.00mAμg-1Pt)的1.33倍，Pt/C-JM樣品(1.2mAμg-1Pt)的2.2倍。
　　3.用水熱法制備了Sb摻雜CeO2復合納米材料，并將其作為載體和助劑擔載Pd催化劑，在堿性電解質中對乙醇氧化反應做了測試。電化學測試表明，CeO2或Sb摻雜CeO2修