当前位置:主页 > 科技论文 > 电力论文 >

新型钴-聚吡咯-碳载Pt燃料电池催化剂的制备与表征

发布时间:2018-03-25 08:54

  本文选题:质子交换膜燃料电池 切入点:催化剂 出处:《物理化学学报》2014年07期


【摘要】:采用脉冲微波辅助化学还原法制备了钴-聚吡咯-碳(Co-PPy-C)载Pt催化剂(Pt/Co-PPy-C),其中Pt的总质量占20%.利用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构,用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其电化学活性及氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性.Pt/Co-PPy-C电催化剂的金属颗粒直径约1.8 nm,略小于商用催化剂Pt/C(JM)颗粒尺寸(约2.5 nm);催化剂在载体上分散均匀,粒径分布范围较窄.Pt/Co-PPy-C的电化学活性比表面积(ECSA)(75.1 m2·g-1)高于商用催化剂的ECSA(51.3 m2·g-1).XPS测试表明,自制催化剂表面的Pt主要以零价形式存在.而XRD结果显示,自制催化剂中Pt(111)峰最强,Pt主要为面心立方晶格.Pt/Co-PPy-C具有与Pt/C(JM)相同的半波电位;在0.9 V下,Pt/Co-PPy-C的比活性(1.21 mA·cm-2)高于商用催化剂的比活性(1.04 mA·cm-2),表现出更好的ORR催化活性.动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行.CV测试1000圈后,Pt/Co-PPy-C和Pt/C(JM)的ECSA分别衰减了13.0%和24.0%,可见自制催化剂的耐久性高于商用Pt/C(JM),在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景.
[Abstract]:Co-polypyrrole-carbon Co-PPy-C) -supported Pt catalyst was prepared by pulsed microwave-assisted chemical reduction method, in which Pt accounted for 20% of the total mass. The structure of the catalyst was studied by means of transmission electron microscopy (TEM), photoelectron ray spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD). The electrochemical activity and the kinetics of oxygen reduction reaction ORR were investigated by cyclic voltammetry (CV) and linear sweep voltammetry (LSVV). The particle diameter of the catalyst was about 1.8 nm, which was a little smaller than that of the commercial catalyst (PtP / Con JM). (2) the electrochemical activity and oxygen reduction reaction (ORR) kinetics of the catalyst were investigated by means of cyclic voltammetry (CV) and linear sweep voltammetry (LSVV). The catalyst was dispersed uniformly on the support. The specific surface area of electrochemical activity of PtP / Co-PPy-C was higher than that of commercial catalyst (75.1 m2 / g ~ (-1)). The results of ECSA(51.3 m2 g-1).XPS showed that Pt on the surface of self-made catalyst mainly existed in the form of zero valence, while the XRD results showed that the Pt on the surface of the self-made catalyst was mainly in the form of zero valence. The strongest peak of Pt in the self-made catalyst is the face-centered cubic lattice. PT / Co-PPy-C has the same half-wave potential as that of PT / Con JM. The specific activity of PtP / Co-PPy-C was 1.21 mAcm-2 at 0. 9 V), which was higher than that of commercial catalyst, showing better ORR catalytic activity. Kinetic test showed that the ORR reaction of the catalyst was carried out in a four-electron route. CV was used to test the activity of PtP / Co-PPy-C and PtP / Con JM in 1000 cycles. The ECSA decreases by 13.0% and 24.0%, respectively. It shows that the durability of the self-made catalyst is higher than that of commercial PTR / ECSA, and has a certain application prospect in the field of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC).
【作者单位】: 同济大学新能源汽车工程中心;同济大学汽车学院;
【基金】:国家自然科学基金(21276199) 中央高校基本科研业务费专项资金 同济大学青年英才计划攀登高层次人才项目资助~~
【分类号】:O643.36;TM911.4

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 张洁;唐水花;廖龙渝;郁卫飞;;低温燃料电池非铂催化剂研究进展[J];催化学报;2013年06期

2 严祥辉;张贵荣;徐柏庆;;聚苯胺衍生Fe-N-C催化剂在碱性电解质中对氧还原反应的催化性能(英文)[J];催化学报;2013年11期

3 赵彦春;兰黄鲜;田建袅;杨秀林;王凤阳;;多孔聚乙酰苯胺纳米纤维载铂催化剂对甲醇的电催化氧化[J];物理化学学报;2009年10期

4 赵彦春;兰黄鲜;邓彬彬;田建袅;杨秀林;王凤阳;;聚乙酰苯胺修饰碳纳米管载铂催化剂对甲醇电催化氧化[J];物理化学学报;2010年08期

5 干林;杜鸿达;李宝华;康飞宇;;载体炭与Pt催化剂之间的相互作用及其引起的尺寸效应(英文)[J];新型炭材料;2010年01期

6 戴先逢;郑明富;徐攀;石晶晶;马承禺;乔锦丽;;吡啶掺杂碳载钴酞菁催化氧还原的电化学性能及在燃料电池中的应用[J];物理化学学报;2013年08期

7 李赏;王家堂;陈锐鑫;赵伟;钱柳;潘牧;;热处理碳载Fe-三聚氰胺及Fe-g-C_3N_4催化剂的氧还原催化性能[J];物理化学学报;2013年04期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 马丁;;《物理化学学报》2010年刊发催化领域文章的述评(英文)[J];催化学报;2011年12期

2 陈孟楠;刘姝;;非贵金属氧还原电极催化剂研究进展[J];广州化工;2013年21期

3 宋国强;王志清;王亮;李国儒;黄敏建;银凤翔;;MOF(Fe)的制备及其氧气还原催化性能[J];催化学报;2014年02期

4 汪忠伟;黎波;辛宇尘;刘建国;姚颖方;邹志刚;;快速微波法制备掺氮石墨烯用于碱性氧还原电催化剂(英文)[J];催化学报;2014年04期

5 张俊彦;牛可兴;杨保平;崔锦峰;;Co基非贵金属催化剂的制备及其氧还原电催化性能[J];兰州理工大学学报;2013年06期

6 孙爽;张悦;徐甜;汪广进;潘牧;;Nafion对电池催化剂的影响及其研究进展[J];电池工业;2013年05期

7 徐莉;潘国顺;梁晓璐;罗桂海;邹春莉;陈高攀;;氮/硫双杂化非贵金属碱性阴离子膜燃料电池阴极非铂催化剂[J];高等学校化学学报;2014年05期

8 伍颖斯;余皓;王红娟;彭峰;;石墨烯负载的金属氧化物纳米颗粒的可控制备及催化性能(英文)[J];催化学报;2014年06期

9 梁群英;苏红;闫晶;梁俊杰;曹水良;袁定胜;;掺氮介孔炭作为双功能材料用于氧还原与超级电容器(英文)[J];催化学报;2014年07期

10 刘景军;金学民;宋薇薇;王峰;王楠;宋夜;;改性炭黑-LaMnO_3复合材料的制备及其共价复合效应对氧还原性能的影响[J];催化学报;2014年07期

相关会议论文 前1条

1 Xin Jiang;Xinmin You;Zhigang Zhao;;(Pt-Ag)/C Catalysts for Proton Exchange Membrane Fuel Cell[A];第一届氢能关键材料与应用研讨会论文集[C];2013年

相关博士学位论文 前10条

1 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

2 金大瑞;载人航天器中冷凝水的深度处理技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 初园园;直接甲醇燃料电池阳极Pt基催化剂可控合成及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 杨波;若干种燃料电池催化剂的浸渍法制备及相关电催化研究[D];武汉大学;2010年

5 吴佳佳;石墨烯及其复合材料对溶解氧还原反应的影响[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2013年

6 莫再勇;掺杂纳米碳催化剂的制备及其氧还原催化作用的研究[D];华南理工大学;2013年

7 赵朝晖;碳纳米管负载过渡金属氮化物的合成及其在氨分解制氢中的催化性能研究[D];华南理工大学;2013年

8 杨滨;复合多相Pt基REOx载体膜电极的结构与析氢性能研究[D];昆明理工大学;2013年

9 李君敬;钯/聚合物/泡沫镍电极制备及其电催化脱氯还原氯酚研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

10 刘广辉;介观太阳能电池碳对电极研究[D];华中科技大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 席君兰;有机/无机纳米导电复合材料的制备、表征和应用[D];河南师范大学;2010年

2 潘玉莹;稀土掺杂类普鲁士蓝化学修饰电极上甲醇、甲醛的电催化性质及分析应用研究[D];西北师范大学;2010年

3 杨梅霞;含钕类普鲁士蓝化学修饰电极对甲酸的电催化氧化研究[D];西北师范大学;2011年

4 黄小平;燃料电池阳极催化剂的制备及性能研究[D];山西大学;2012年

5 黎春燕;非共价功能化石墨烯载铂催化剂的制备及其性能[D];北京化工大学;2013年

6 牛可兴;燃料电池非贵金属阴极M-N/C催化剂的制备及性能研究[D];兰州理工大学;2013年

7 孔莹莹;石墨化有序介孔铁、钴—氮—碳材料的制备及性能研究[D];华东师范大学;2013年

8 邱会芸;金属镍、钴分枝结构状的合成表征和其性能研究[D];北京化工大学;2013年

9 黄能;后处理对铂基掺稀土氧化物薄膜电极催化性能的影响[D];昆明理工大学;2013年

10 刘颖;Pd诱导Pt自还原Pd-Pt/SH-CNT双金属催化剂制备及催化氧还原活性研究[D];重庆大学;2013年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李文震,周振华,周卫江,李焕巧,赵新生,汪国雄,孙公权,辛勤;直接甲醇燃料电池阴极Pt/C催化剂的制备与表征──制备及处理方法的影响[J];催化学报;2003年06期

2 邓选英;章冬云;王昕;原鲜霞;马紫峰;;碳纳米管负载金属卟啉电催化剂制备及其催化活性[J];催化学报;2008年06期

3 唐水花;孙公权;齐静;孙世国;郭军松;辛勤;Geir Martin HAARBERG;;新型碳材料作为直接醇类燃料电池催化剂载体的评述[J];催化学报;2010年01期

4 罗远来;梁振兴;廖世军;;直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究进展[J];催化学报;2010年02期

5 陈煜;唐亚文;周益民;刘长鹏;邢巍;陆天虹;;碳纳米管作燃料电池催化剂载体的研究进展[J];电池;2006年01期

6 胡西多;曾志峰;徐常威;于非;谢晖;;碱性甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展[J];东莞理工学院学报;2007年01期

7 张贵荣;徐柏庆;;Au催化剂对于碱性电解质中氧气电化学还原反应的纳米尺寸效应(英文)[J];催化学报;2013年05期

8 马紫峰;张慧娟;原鲜霞;蒋淇忠;;低温燃料电池用非贵金属氧还原催化剂研究进展[J];化工进展;2011年01期

9 唐志诚;吕功煊;;直接甲醇燃料电池阳极电催化剂[J];化学进展;2007年09期

10 董艳萍;田喜强;赵东江;迟云超;马松艳;;纳米LaFeO_3溶胶凝胶合成、表征及性能研究[J];应用化工;2009年04期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 司永超,韩佐青,陈延禧;PTFE粘结的PEMFC氧电极性能研究[J];电池;1997年03期

2 崔昌亿;杉山和夫;;微波活化法从甲烷合成乙烯[J];吉林化工学院学报;1991年05期

3 ;甲苯歧化催化剂的研究[J];广州化学;1977年01期

4 韩佐青,司永超,陈延禧,杨兰生;采用Nafion粘结剂的PEMFC氧电极研究[J];物理化学学报;1997年05期

5 岑仁旺;;甲烷的制备——冰醋酸高温脱羧法[J];化学教育;1982年01期

6 杨玉英;张子瑜;王欢文;陈艳丽;常艳青;胡中爱;;Pt/C/聚砜型催化剂层的制备及性能研究[J];西北师范大学学报(自然科学版);2010年06期

7 高正宏,亓永平,张小莉;采用微分反应器测定反应速度常数和吸附常数的异丙醇脱水实验[J];南京师大学报(自然科学版);1983年01期

8 ;最新专利文摘[J];石油化工;2003年10期

9 马永林;Pt/C气体扩散电极制备方法的探索[J];电化学;1996年01期

10 李巍巍;翟庆阁;张显;陈良坦;;苯甲酸气相加氢制苯甲醛的反应机理研究[J];厦门大学学报(自然科学版);2009年06期

相关会议论文 前1条

1 付亚波;张跃飞;陈强;;介质阻挡放电等离子体合成碳纳米管[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

相关博士学位论文 前3条

1 陆婷婷;芳烃侧链的绿色氧化反应研究[D];南京理工大学;2013年

2 胡玉林;离子液体两相催化体系中有机合成单元反应的研究[D];南京理工大学;2012年

3 冉然;烷烃催化转化制氢气/合成气的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年

相关硕士学位论文 前10条

1 周全;一种2,,3-丁二酮合成方法的研究[D];湖南师范大学;2011年

2 吕国俊;采用溶剂热方法制备酞菁/石墨烯微纳米复合材料及其在燃料电池阴极催化剂方面的应用[D];长春理工大学;2014年

3 张朋波;碱式醋酸铜前体法铜锰复合氧化物催化剂的控制合成[D];内蒙古工业大学;2010年

4 张磊;碱性离子液体催化多组分反应合成吡喃衍生物[D];浙江工业大学;2013年

5 曾佳;碳电氧化新型低温催化熔盐电解质的研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

6 刘小敏;Pt/Au-PAN催化电极的构建与其电化学性质研究[D];山西大学;2010年

7 刘玉清;仿磷脂双分子层疏水催化剂高效催化液相选择性氧化反应[D];北京化工大学;2012年

8 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

9 胡浩;甲醇与丁烯/戊烯共反应制丙烯工艺研究[D];上海交通大学;2013年

10 赵淑芳;基于三苯基膦的氨基酸型两性膦配体的合成及其在1-辛烯氢甲酰化反应中的应用[D];青岛科技大学;2011年



本文编号:1662407

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/1662407.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户6d733***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com