金属氧化物改性Pd/C电催化氧化甲醇性能研究
发布时间：2020-12-04 15:05
直接甲醇燃料电池具有能量密度高,体积小,质量轻,成本低,无腐蚀性,且储存运输方便安全等优点,具有很高的潜在应用价值和广阔的发展前景。阳极催化剂是直接甲醇燃料电池运行效果的关键,直接决定着其产电性能。本研究通过向Pd/C催化剂中掺杂过渡金属氧化物进行改性,并在制备方法上加以改进,提升了催化剂催化氧化甲醇的性能,催化稳定性和抗毒化性,同时降低了成本。本研究首先将Y2O3掺杂到传统的Pd/C催化剂中,使用微波辅助还原法成功制备了Pd-Y2O3/C催化剂,当Y2O3的质量分数为20%时,催化剂的催化活性达到最高,Pd-Y2O3/C-20%催化氧化甲醇的电流密度可达145.97 mA cm-2,是商业Pd/C催化剂的1.5倍,催化稳定性是商业Pd/C催化剂的2倍,电化学活性比表面积提高到了70.25 m2 g-1。物理表征表明,Pd-Y2O3/C的催化性能得以提升的主要原因是Pd...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直接甲醇燃料电池单电池电压-电流特性曲线图（鲜亮，2011）
图 2-5 Pd-Y2O3-20%和 Pd/C-HM 的电化学阻抗谱图O3-20%和 Pd/C-HM 的电化学阻抗谱（EIS）如图 2-5 所示，其代表电荷传递阻力或极化阻力（Yang et al., 2016），表示反应快慢。Pd/C-HM 阻抗弧的直径约为 365 ，约为 Pd-Y2O3-2 Pd-Y2O3-20%表面发生的氧化反应速率被提高了 2 倍，这与动结论一致。进一步表明了 Pd-Y2O3-20%的催化氧化甲醇性能有理表征分析
B）Pd-Y2O3-20%的 TEM 图及（C）粒径分布图和（D, E）Pd/C-HM 的 TEM图及（F）粒径分布图催化剂中 Pd 颗粒的形貌用透射电子显微镜（TEM）观察，如图 2-9 所示。图 2-9A，2-9 B 是 Pd-Y2O3-20%不同放大倍数下的 TEM 图，2-9 C 为对应的粒径分布图，通过对随机抽取的 200 个颗粒的粒径进行测量得到。图 2-9 D，2-9 E 是Pd/C-HM 不同放大倍数下的 TEM 图，2-9 F 为对应的粒径分布图。可以看出，Pd-Y2O3-20%中 Pd 的粒径分布范围在 1.5-5.0 nm 之间，比 Pd/C-HM 的粒径分布范围窄。Pd-Y2O3-20%和 Pd/C-HM 的平均粒径分别为 3.14 nm 和 3.79 nm。据相关文献报道，更小的粒径和更均匀的粒径分布可以提高催化剂的催化性能（Yao etal., 2012; Feng et al., 2015）。而且，Pd/C-HM 出现明显的团聚现象，所以Pd-Y2O3-20%的催化性能得到了较好的发挥。2.4 本章小结
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物燃料电池同步回收污水中氮磷与产电研究[J]. 张吉强,王鹏,李甲亮,单长青,季军远. 能源与环境. 2016(06)
[2]Self-Decoration of PtNi Alloy Nanoparticles on Multiwalled Carbon Nanotubes for Highly Efficient Methanol Electro-Oxidation[J]. Yu-Yan Zhou,Chang-Hai Liu,Jie Liu,Xin-Lei Cai,Ying Lu,Hui Zhang,Xu-Hui Sun,Sui-Dong Wang. Nano-Micro Letters. 2016(04)
[3]燃料电池汽车研究现状及发展[J]. 李建秋,方川,徐梁飞. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[4]基于熔融碳酸盐燃料电池的新型分布式发电技术[J]. 赵锋,张瑞云. 热力发电. 2014(02)
[5]石墨烯复合材料的研究进展[J]. 匡达,胡文彬. 无机材料学报. 2013(03)
[6]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[7]含钒钢渣资源特性及其提钒的研究进展[J]. 叶国华,童雄,路璐. 稀有金属. 2010(05)
[8]含纳米V2O5颗粒钒催化剂的制备[J]. 高家诚,陈功明,杨绍利,徐楚韶,王勇. 稀有金属材料与工程. 2004(04)
[9]直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题[J]. 刘建国,衣宝廉,魏昭彬. 电源技术. 2001(05)
[10]直接甲醇燃料电池中碳载Pt-TiO2阳极复合催化剂的研究[J]. 刘长鹏,杨辉,邢巍,陆天虹. 南京师大学报(自然科学版). 2001(02)
博士论文
[1]石墨烯载Pd复合催化剂材料的制备及其对甲酸电催化特性[D]. 杨苏东.南京航空航天大学 2012
[2]直接甲醇燃料电池Pt-Ru基阳极催化剂的研究[D]. 杨春巍.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]碳载铜酞菁基及其复合物作为碱性燃料电池阴极催化剂的氧还原性能及机理研究[D]. 卿昕.东华大学 2015
[2]微型直接甲醇燃料电池用Pt催化剂的制备研究[D]. 赵祖光.厦门大学 2014
[3]土壤中重金属钒生物有效性的分析方法研究[D]. 张羽.山东师范大学 2014
[4]含钒铬酸盐溶液中钒（Ⅴ）和铬（Ⅵ）的分离与回收[D]. 樊烨烨.中南大学 2013
[5]燃料电池延迟特性和燃料电池—蓄电池混合供电系统研究[D]. 鲜亮.西南交通大学 2011
[6]纳米结构的钯薄层对甲醇电催化氧化的研究[D]. 黄明湖.山东大学 2007
本文编号：2897811
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直接甲醇燃料电池单电池电压-电流特性曲线图（鲜亮，2011）
图 2-5 Pd-Y2O3-20%和 Pd/C-HM 的电化学阻抗谱图O3-20%和 Pd/C-HM 的电化学阻抗谱（EIS）如图 2-5 所示，其代表电荷传递阻力或极化阻力（Yang et al., 2016），表示反应快慢。Pd/C-HM 阻抗弧的直径约为 365 ，约为 Pd-Y2O3-2 Pd-Y2O3-20%表面发生的氧化反应速率被提高了 2 倍，这与动结论一致。进一步表明了 Pd-Y2O3-20%的催化氧化甲醇性能有理表征分析
B）Pd-Y2O3-20%的 TEM 图及（C）粒径分布图和（D, E）Pd/C-HM 的 TEM图及（F）粒径分布图催化剂中 Pd 颗粒的形貌用透射电子显微镜（TEM）观察，如图 2-9 所示。图 2-9A，2-9 B 是 Pd-Y2O3-20%不同放大倍数下的 TEM 图，2-9 C 为对应的粒径分布图，通过对随机抽取的 200 个颗粒的粒径进行测量得到。图 2-9 D，2-9 E 是Pd/C-HM 不同放大倍数下的 TEM 图，2-9 F 为对应的粒径分布图。可以看出，Pd-Y2O3-20%中 Pd 的粒径分布范围在 1.5-5.0 nm 之间，比 Pd/C-HM 的粒径分布范围窄。Pd-Y2O3-20%和 Pd/C-HM 的平均粒径分别为 3.14 nm 和 3.79 nm。据相关文献报道，更小的粒径和更均匀的粒径分布可以提高催化剂的催化性能（Yao etal., 2012; Feng et al., 2015）。而且，Pd/C-HM 出现明显的团聚现象，所以Pd-Y2O3-20%的催化性能得到了较好的发挥。2.4 本章小结
【参考文献】：
期刊论文
[1]微生物燃料电池同步回收污水中氮磷与产电研究[J]. 张吉强,王鹏,李甲亮,单长青,季军远. 能源与环境. 2016(06)
[2]Self-Decoration of PtNi Alloy Nanoparticles on Multiwalled Carbon Nanotubes for Highly Efficient Methanol Electro-Oxidation[J]. Yu-Yan Zhou,Chang-Hai Liu,Jie Liu,Xin-Lei Cai,Ying Lu,Hui Zhang,Xu-Hui Sun,Sui-Dong Wang. Nano-Micro Letters. 2016(04)
[3]燃料电池汽车研究现状及发展[J]. 李建秋,方川,徐梁飞. 汽车安全与节能学报. 2014(01)
[4]基于熔融碳酸盐燃料电池的新型分布式发电技术[J]. 赵锋,张瑞云. 热力发电. 2014(02)
[5]石墨烯复合材料的研究进展[J]. 匡达,胡文彬. 无机材料学报. 2013(03)
[6]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
[7]含钒钢渣资源特性及其提钒的研究进展[J]. 叶国华,童雄,路璐. 稀有金属. 2010(05)
[8]含纳米V2O5颗粒钒催化剂的制备[J]. 高家诚,陈功明,杨绍利,徐楚韶,王勇. 稀有金属材料与工程. 2004(04)
[9]直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题[J]. 刘建国,衣宝廉,魏昭彬. 电源技术. 2001(05)
[10]直接甲醇燃料电池中碳载Pt-TiO2阳极复合催化剂的研究[J]. 刘长鹏,杨辉,邢巍,陆天虹. 南京师大学报(自然科学版). 2001(02)
博士论文
[1]石墨烯载Pd复合催化剂材料的制备及其对甲酸电催化特性[D]. 杨苏东.南京航空航天大学 2012
[2]直接甲醇燃料电池Pt-Ru基阳极催化剂的研究[D]. 杨春巍.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]碳载铜酞菁基及其复合物作为碱性燃料电池阴极催化剂的氧还原性能及机理研究[D]. 卿昕.东华大学 2015
[2]微型直接甲醇燃料电池用Pt催化剂的制备研究[D]. 赵祖光.厦门大学 2014
[3]土壤中重金属钒生物有效性的分析方法研究[D]. 张羽.山东师范大学 2014
[4]含钒铬酸盐溶液中钒（Ⅴ）和铬（Ⅵ）的分离与回收[D]. 樊烨烨.中南大学 2013
[5]燃料电池延迟特性和燃料电池—蓄电池混合供电系统研究[D]. 鲜亮.西南交通大学 2011
[6]纳米结构的钯薄层对甲醇电催化氧化的研究[D]. 黄明湖.山东大学 2007
本文编号：2897811
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