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《信阳师范学院》 2014年
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燃料电池电化学催化剂的合成与性能研究

杨子娟  
【摘要】:直接甲醇燃料电池(DMFC)和直接甲酸燃料电池(DFAFC)具有燃料来源丰富、易于携带和存贮和功率密度高等优点,是当前低温燃料电池的研究重点。目前,低温燃料电池中使用的催化剂主要是铂催化剂。铂具有较其它金属更高的催化活性,在燃料电池电解质中具有良好的耐腐蚀性。但是,铂的价格昂贵、资源匮乏,而且容易吸附甲醇和甲酸氧化过程中产生的中间产物CO,导致催化剂中毒。为了降低催化剂的成本,提高催化剂的稳定性和使用寿命,人们致力于合金催化剂的制备,和新型载体材料。 本论文从催化剂结构控制、新型载体材料设计方面出发研究提高催化剂的催化活性、抗中毒能力和稳定性,制备合成了Pt-Pd/GR, Pt/TiO2-C, Pd/CeO2,研究了这些催化剂对甲醇氧化、甲酸氧化的催化性能。主要取得的研究成果如下: (1)通过一种简便的无表面活性剂方法合成了石墨烯担载的Pt-Pd双金属纳米球。首先通过Na2PdCl4与氧化石墨稀之间的氧化还原反应形成的Pd晶种诱导了Pt纳米粒子的生长,得到了双金属纳米球。纳米球的存在有效克服了石墨烯层间的团聚,有利于反应中电子和物料在催化剂中的传输。所制备的Pt-Pd/GR催化剂对甲醇氧化反应显示了高催化活性和稳定性,质量电流密度为51.8mA cm-2。 (2)通过煅烧Ti02和尿素前驱体混合物制备了TiO2-C复合物,并作为载体材料制备了Pt/TiO2-C催化剂。在该催化剂中,Pt纳米晶沉积在Ti02和碳的边界上形成了Pt-TiO2-C异质界面。制备的Pt/TiO2-C催化剂具有大的电化学活性表面积(ESA),对甲醇氧化反应显示了较高的催化活性和稳定性。 (3)以Ce02纳米管作为载体,制备了Pd/CeO2-NT催化剂。该催化剂中Pd纳米晶均匀分散在Ce02纳米管的内外表面。与XC-72和商业化Ce02纳米颗粒为载体的Pd催化剂相比,Pd/CeO2-NT催化剂具有较大的电化学活性表面积(ESA)和良好的电子传输性能,对甲酸氧化反应显示了良好的催化活性。
【学位授予单位】:信阳师范学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O643.36

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