碱性直接乙醇燃料电池阳极钯基催化剂的制备及性能研究

发布时间：2023-03-19 15:25

　　直接乙醇燃料电池作为一种绿色环保的能源转化装置,由于能量转化效率高、比功率与比能量高等突出特点,受到广泛的关注。但仍然存在催化剂的性能不足、成本过高等问题制约其发展。因此,制备高催化活性和稳定性的催化剂,以及降低催化剂的成本是实现直接乙醇燃料电池商业化的关键步骤之一。本课题从催化剂元素、结构等方面展开研究工作。选取亲氧性金属镍和锡作为助催化金属,制备二元及三元钯基金属催化剂,并构建中空多孔结构或负载型催化剂。并对所制备的催化剂进行物化性能表征和乙醇氧化电化学性能评价。主要包括以下两个方面:(1)采用牺牲模板法和电流置换法相结合成功制备了中空多孔PdSnNi纳米催化剂。使用二氧化硅微球作为硬模板制备空心镍纳米微球,与金属前驱体溶液发生电流置换反应制备H-PdSnNi催化剂。HR-TEM结果表明成功合成了具有纳米通道的H-PdSnNi催化剂,并且钯、锡、镍元素分布均匀。碱性条件下的电化学性能测试表明所制备的H-PdSnNi催化剂具有优异的乙醇催化氧化性能。其氧化活性比Pd/C(JM)催化剂高很多,稳定性测试后剩余电流密度是Pd/C(JM)的7.1倍。(2)采用微波辅助多元醇法和原位还原法相...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 直接乙醇燃料电池(DEFC)
        1.1.1 DEFC的工作原理
        1.1.2 DEFC的优势和面临的挑战
    1.2 DEFC阳极催化剂的研究
        1.2.1 Pt和Pd对乙醇的催化氧化机理
        1.2.2 阳极催化剂有效元素的研究
    1.3 催化剂性能的研究及其影响因素
        1.3.1 催化剂的形貌结构
        1.3.2 催化剂载体
        1.3.3 催化剂合成方法
        1.3.4 新型的催化剂的研究及制备方法
    1.4 课题提出
第二章 实验材料和表征方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器
    2.3 表征及测试
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.3 X-射线衍射(XRD)
        2.3.4 能谱分析(EDX)
        2.3.5 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.3.6 工作电极的准备
        2.3.7 循环伏安法(CV)和计时电流法(CA)
第三章 中空多孔PdSnNi催化剂的制备及电化学性能研究
    3.1 中空多孔PdSnNi催化剂的制备
        3.1.1 Au/SiO₂微球的制备
        3.1.2 空心多孔镍球的制备
        3.1.3 中空多孔PdSnNi纳米微球催化剂的制备
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 金纳米粒子和空心镍球的形貌表征
        3.2.2 中空多孔PdSnNi纳米复合物的表征
        3.2.3 中空多孔PdSnNi纳米复合物的电化学性能表征及分析
    3.3 小结
第四章 PdSn/CNT负载型催化剂的制备及性能研究
    4.1 PdSn/CNT负载型催化剂的制备
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 PdSn/CNT催化剂的表征
        4.2.2 PdSn/CNT催化剂的电化学性能表征
    4.3 小结
第五章 总结和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文情况
致谢



本文编号：3765491