三氧化钨载铂催化剂的制备及其对甲醇氧化的电催化性能研究

发布时间：2017-11-20 16:35

  本文关键词：三氧化钨载铂催化剂的制备及其对甲醇氧化的电催化性能研究

  更多相关文章： 直接甲醇燃料电池 甲醇氧化 电催化 二氧化钨 三氧化钨

【摘要】：三氧化钨以其特殊的物化性质和在酸性溶液中稳定性高等优点被认为是一种优良的燃料电池催化剂载体。Pt/WO3对甲醇和甲酸等有机小分子都表现出很好的电催化氧化活性。而WO3用作为载体时,由于自身的导电性能较差和比表面积较小使得其在直接甲醇燃料电池中不能广泛的应用。本文从增大WO3比表面积和导电性能出发,来提高催化剂的活性和降低催化剂的成本。分别采用喷雾干燥法、水热法、原位还原法成功制备了三种不同形貌和结构的WO3,采用硼氢化钠还原法负载活性成分Pt制备三种Pt/WO3催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM和EDS等对催化剂的结构和形貌进行表征,并用循环伏安和计时电流等电化学测试方法研究催化剂对甲醇氧化的电催化性能。(1)通过喷雾干燥法制备了比表面积为28 m2/g的中空介孔结构的三氧化钨微球(HMTTS),然后负载活性成分Pt。表征结果显示:5 nm的Pt粒子均匀的分散在其表面。循环伏安的测试结果显示:Pt/HMTTS对应的甲醇第一次氧化的峰电流密度为230m A·mg-1,比Pt/C(160 m A·mg-1)和Pt/WO3(80.7 m A·mg-1)的都要高,对甲醇氧化表现出更强的催化活性;线性扫描伏安结果显示Pt/HMTTS对甲醇氧化的起始电位比Pt/C和Pt/WO3低,甲醇氧化反应的活化能更低,反应更易进行;为时100 min的计时电流测试结果表明:Pt/HMTTS催化剂的电流密度始终比Pt/C和Pt/WO3大,这表明HMTTS作为载体能有效提高Pt对甲醇在阳极氧化时的抗中毒性和稳定性。(2)通过水热法和牺牲模板法相结合来制备中空树枝状结构的三氧化钨(b-WO3),在其表面进一步负载活性成分Pt,得到纳米级Pt/b-WO3。结果表明b-WO3具有长6 um和宽2 um的中空树枝状结构,比表面积为24 m2/g,孔径分布主要集中在20-120 nm,Pt粒子的平均粒径为7.2 nm,均匀分散在三氧化钨的表面。采用循环伏安和计时电流法研究了在酸性溶液中Pt/b-WO3催化剂对甲醇的电催化氧化性能,结果表明Pt/b-WO3催化剂比Pt/C和Pt/WO3催化剂对甲醇氧化呈现出更高的电催化氧化活性和稳定性。b-WO3特有的中空介孔结构以及双功能作用机理促进了甲醇在铂表面的氧化脱氢过程的发生。(3)采用原位还原技术制备平均直径为3 um的具有核壳结构的WO2/WO3微球,负载Pt制备Pt-WO2/WO3催化剂,平均粒径为4-5 nm的Pt纳米粒子均匀分布在其表面。结果表明Pt-WO2/WO3的峰电流密度(694 m A·mg-1 Pt)分别是Pt/C(298 m A·mg-1 Pt)和Pt/WO3(230 m A·mg-1 Pt)的2.3倍和3.0倍。此外,Pt-WO2/WO3催化剂的If/Ib的数值(1.04)比Pt/C(0.72)和Pt/h-WO3(0.86)更高,说明Pt-WO2/WO3对甲醇电氧化过程中类CO中间产物具有更强的氧化性能。在0.7 V电压下,100 min的计时电流曲线可以进一步确定Pt-WO2/WO3催化剂具有更高的稳定性。导电性能WO2的修饰作用以及氢溢流效应和双功能机理,Pt-WO2/WO3催化剂对甲醇电催化氧化表现出很好的活性。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;TM911.4

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 阳超琴;杨玲;夏举佩;;Ti/nano-TiO_2-Pt复合电极催化甲醇氧化的研究[J];贵金属;2007年01期

2 ;用于甲醇氧化制甲醛的壳型催化剂[J];石油化工;2010年03期

3 魏子栋,三木敦史,大森唯义,大泽雅俊;甲醇在欠电位沉积Sn/Pt电极上催化氧化[J];物理化学学报;2002年12期

4 李兰兰;魏子栋;李莉;孙才新;;铂催化甲醇氧化开始步骤的研究[J];化学学报;2006年11期

5 钟艳;温飞鹏;徐金龙;程美琴;邓小聪;颜亮亮;张贤土;钟起玲;任斌;田中群;;金-铂纳米空球催化甲醇氧化的行为[J];化工学报;2010年S1期

6 吴凯,王德峥,魏绪明,曹玉明,刘宪春,郭燮贤;C1/Ag(111)体系研究 　Ⅳ.氯吸附对甲醇吸附氧化的影响[J];分子催化;1993年05期

7 陈赵扬;马淳安;赵峰鸣;乔芸;屠晓华;;缺碳型介孔空心球状碳化钨制备及其对甲醇氧化的电化学行为[J];化学学报;2010年04期

8 周光灿;甲醇氧化成甲醛的生产条件研究[J];重庆教育学院学报;2004年03期

9 饶贵仕;程美琴;钟艳;邓小聪;易飞;陈治仁;钟起玲;范凤茹;任斌;田中群;;铂纳米空球的制备及其对甲醇氧化的电催化性能[J];物理化学学报;2011年10期

10 李速延;封建利;高超;刘恩利;左满宏;徐敏燕;;甲醇氧化制甲醛铁钼催化剂研究[J];工业催化;2012年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈鹏真;王胜平;赵玉军;马新宾;;CuY催化甲醇氧化羰基合成碳酸二甲酯:原位漫反射红外和质谱研究[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年

2 胡传刚;白正宇;徐鹏乐;杨林;;直接甲醇燃料电池催化剂Pt-SnO_x/HQ-MWCNTs的制备及表征[A];河南省化学会2010年学术年会论文摘要集[C];2010年

3 赵玉宝;秦张峰;王国富;董梅;路新龙;王建国;;V_2O_5/ZrO_2-Al_2O_3催化剂上的甲醇氧化性能[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年

4 徐月;陈四国;魏子栋;李莉;齐学强;张骞;;碱性介质镍磷镀层催化甲醇氧化的研究(英文)[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年

5 陶骞;廖玲文;刘少雄;徐杰;陈艳霞;;Pt电极上甲醇氧化的微分电化学质谱研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年

6 王振尧;陈戈;夏定国;;PtRu／C-TiO_2复合催化剂对甲醇电催化氧化的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（上集）[C];2005年

7 雷丰玲;李忠水;叶灵婷;林深;;水热法合成Pt/SnO_2/GN复合物及其对甲醇氧化电催化性能[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第23分会：电催化与洁净能源电化学转化[C];2014年

8 李忠水;叶灵婷;雷丰玲;夏辉;林深;;水热法合成Pt/CS/GNs复合物及其对甲醇氧化电催化性能[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第23分会：电催化与洁净能源电化学转化[C];2014年

9 邢春生;周先树;董文生;;离子液体促进Cu盐催化甲醇氧化羰化合成碳酸二甲酯[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（上）[C];2007年

10 王喜章;钱敏杰;蒋湘芬;胡征;;Pt/Pc/CNTs催化甲醇氧化性能研究[A];中国化学会第26届学术年会新能源与能源化学分会场论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 隋旭磊;钛氧化物/碳复合载体对Pt催化甲醇氧化性能影响研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 单文娟;铜一铈固溶体催化剂的制备、表征及甲醇氧化重整制氢的研究[D];中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）;2004年

3 李伟伟;以Nb_2O_5·nH_2O为助剂的甲醇氧化电催化剂的制备与性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年

4 陶骞;Pt基催化剂上甲醇氧化的电化学微分质谱与红外光谱研究[D];中国科学技术大学;2014年

5 李忠;甲醇氧化羰基化洁净合成DMC催化反应研究[D];太原理工大学;2004年

6 王瑞玉;完全无氯铜基催化剂制备与催化甲醇氧化羰基化的研究[D];太原理工大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李毅;铂、钯纳米晶的可控制备及性能[D];浙江大学;2015年

2 刘喜慧;三氧化钨载铂催化剂的制备及其对甲醇氧化的电催化性能研究[D];江西理工大学;2015年

3 张黎;氢氧化镍对碱性介质中甲醇氧化的电催化作用[D];南京师范大学;2008年

4 张丹丹;双氢氧化物及其复合物对碱性介质中甲醇氧化的电催化作用的研究[D];安徽师范大学;2011年

5 吴尔卡;铂/垂直取向石墨烯催化甲醇氧化基础研究[D];浙江大学;2014年

6 齐学强;酸碱介质中钯催化甲醇氧化差异性现象的量子化学解析[D];重庆大学;2008年

7 崔颖;甲醇氧化及二氧化碳还原电催化电极研究[D];湖南大学;2013年

8 李翔;碳负载Pt及Pt基合金纳米粒子的合成及其对甲醇氧化的电催化性能研究[D];浙江大学;2006年

9 姚瑶;甲醇氧化电催化剂的设计与制备[D];中国科学技术大学;2015年

10 闫鹏;Pt/C与金属氧化物复合阳极材料的研制[D];黑龙江大学;2007年

，

本文编号：1207804