晶面取向及酸处理对Pt基催化剂电催化性能影响的研究

发布时间：2021-04-26 14:54

　　煤,石油,天然气等不可再生资源是人类赖以生存的主要能源,但是其存在储量有限,污染环境等问题,使社会面临严峻的挑战,人类不得不研究清洁可持续能源来保障社会和经济的发展。直接乙醇燃料电池（DEFC）使用乙醇作为燃料,能量密度高,可以直接将化学能转化为电能,在社会上引起了广泛的关注。DEFC的核心是阳极催化剂,目前使用最广泛的催化剂是金属Pt,但是其作为催化剂存在着一些问题。一方面,贵金属Pt价格高昂,储量稀少,使其难以大规模工业化生产;另一方面,金属Pt催化氧化乙醇的过程比较复杂,其反应动力学也相对较慢,导致催化剂催化效率低下,阻碍了金属Pt催化剂的商业化进程。因此,制备高活性,低成本的催化剂是当今研究的主要方向。本文针对DEFC阳极催化剂活性物质利用率不高,催化效率较低等问题,提出了一系列解决办法,并且通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜及能谱（SEM+EDS）和X射线光电子能谱（XPS）对纳米催化剂进行微观结构表征,通过电化学工作站对催化剂的电催化性能进行测试。研究晶面取向及酸处理对Pt基催化剂微观结构与催化性能的影响。结果如下:采用乙二醇还原氯铂酸,通过改变溴化钾的... 

【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 燃料电池简介
        1.1.1 燃料电池的发展概况
        1.1.2 燃料电池的分类
    1.2 直接乙醇燃料电池简介
        1.2.1 DEFC工作原理
        1.2.2 DEFC阳极反应基本过程及机理
    1.3 影响催化剂活性的因素
        1.3.1 过渡金属影响
        1.3.2 晶面取向影响
        1.3.3 粒径大小影响
        1.3.4 金属氧化物影响
    1.4 Pt基催化剂的制备方法
    1.5 直接乙醇燃料电池存在的问题
    1.6 选题的目的及意义
2 实验部分
    2.1 研究方案
        2.1.1 Pt基催化剂的制备及性能测试
        2.1.2 工作电极的制备
    2.2 实验原料与仪器
    2.3 材料结构表征
        2.3.1 物相检测（XRD）
        2.3.2 微观形貌（SEM/TEM）
        2.3.3 X光电子能谱（XPS）
        2.3.4 电化学测试
        2.3.5 电化学原位红外光谱
3 晶面取向对直接乙醇燃料电池阳极催化剂电催化性能的影响
    3.1 （100）晶面取向Pt/G催化剂的制备
    3.2 （100）晶面取向Pt/G催化剂的表征
        3.2.1 （100）晶面取向Pt/G催化剂的X射线衍射（XRD）表征
        3.2.2 （100）晶面取向Pt/G催化剂的透射电镜（TEM）表征
        3.2.3 （100）晶面取向Pt/G催化剂的电化学活性表面积表征
        3.2.4 （100）晶面取向Pt/G催化剂的乙醇循环伏安表征
        3.2.5 （100）晶面取向Pt/G催化剂的I-T曲线表征
        3.2.6 （100）晶面取向Pt/G催化剂的变温循环伏安曲线-阿伦尼乌斯方程
        3.2.7 （100）晶面取向Pt/G催化剂的衰竭循环伏安曲线表征
    3.3 本章小结
4 酸处理对直接乙醇燃料电池阳极催化剂电催化性能的影响
    4.1 酸处理AC-PtNi/G催化剂的制备
    4.2 酸处理AC-PtNi/G催化剂的催化剂的表征
        4.2.1 酸处理AC-PtNi/G催化剂的X射线衍射（XRD）表征
        4.2.2 酸处理AC-PtNi/G催化剂的扫描电镜及能谱（SEM+EDS）表征
        4.2.3 酸处理AC-PtNi/G催化剂的透射电镜（TEM）表征
        4.2.4 酸处理AC-PtNi/G催化剂的X射线光电子能谱（XPS）表征
        4.2.5 酸处理AC-PtNi/G催化剂的电化学活性表面积表征
        4.2.6 酸处理AC-PtNi/G催化剂的乙醇循环伏安表征
        4.2.7 酸处理AC-PtNi/G催化剂的I-T曲线表征
        4.2.8 酸处理AC-PtNi/G催化剂的变温循环伏安曲线-阿伦尼乌斯方程
        4.2.9 酸处理AC-PtNi/G催化剂的衰竭循环伏安曲线表征
        4.2.10 酸处理AC-PtNi/G催化剂的催化剂的原位红外光谱表征
    4.3 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]扫帚状氧化铈制备及其对Pt基阳极催化剂催化性能的影响[J]. 莫逸杰,郭瑞华,安胜利,郭乐乐,张捷宇,周国治.  无机化学学报. 2018(11)
[2]One step NaBH4 reduction of Pt-Ru-Ni catalysts on different types of carbon supports for direct ethanol fuel cells : Synthe sis and characte rization[J]. Napha Sudachom,Chompunuch Warakulwit,Chaiwat Prapainainar,Thongthai Witoon,Paweena Prapainainar.  燃料化学学报. 2017(05)
[3]不同pH值对直接乙醇燃料电池Pt-SnO2/C电催化性能的影响[J]. 王旭红,殷仕龙,马冠云,阮世栋,纪网金.  材料导报. 2015(14)



本文编号：3161610