PtCu/CeO x /C/Nafion膜电极制备及催化性能研究

发布时间：2021-04-06 08:16

　　金属铂（Pt）具有优良的催化性能,常被制作成催化剂用于燃料电池等催化领域。然而作为贵金属,Pt储量稀少、价格昂贵,以至于使用纯Pt/C作为催化剂的成本较高,燃料电池目前尚不能被广泛应用。所以,寻求一种低铂载量、高催化活性的催化剂成为现今研究的重点。金属铜（Cu）与Pt同属于面心立方结构,且Cu与Pt可以无限互溶,所以,将Cu掺杂进Pt催化剂中,可以与催化主相Pt形成置换固溶合金,从而降低催化剂的铂载量。稀土元素助剂有助催化的作用,将其加入催化剂中,可以与催化主相Pt发生协同催化作用,进一步提升催化剂的催化性能。本文采用离子束溅射（Ion beam sputtering, IBS）技术制备PtCu/C薄膜催化剂,并对薄膜催化剂进行400℃真空热处理以及在0.5mol/L硫酸中进行电化学循环伏安法腐蚀等后处理。通过电化学CV, LSV测试及ICP-AES检测可知,后处理样品的铂载量下降8.77%,电化学析氢催化性能提升20.62%,相较于商用Pt/C薄膜催化剂,其铂载量下降62.32%,催化性能提升9.49%。通过HRTEM及AFM检测发现,经过后处理的PtCu/C薄膜催化剂表面出现类蜂窝... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及选题意义
        1.1.1 现存环境及能源危机
        1.1.2 新能源的开发利用
    1.2 铂、铜、铈和Nafion的概述
        1.2.1 铂的概述
        1.2.2 铜的概述
        1.2.3 铈的概述
        1.2.4 Nafion的概述
    1.3 铂基催化剂的制备方法
        1.3.1 浸渍还原法
        1.3.2 溶胶-凝胶法
        1.3.3 微乳液法
        1.3.4 微波法
        1.3.5 离子束溅射法（IBS）
    1.4 铂基催化剂的催化机理
        1.4.1 电子效应
        1.4.2 几何效应
        1.4.3 载体效应
    1.5 本文研究内容
        1.5.1 研究目的和思路
        1.5.2 研究内容
第二章 催化膜电极的制备与表征
    2.1 实验材料与实验仪器
    2.2 制备催化膜电极
        2.2.1 膜电极制备原理
        2.2.2 镀制流程
        2.2.3 实验样品编号
    2.3 电化学性能测试
        2.3.1 电化学测试步骤
        2.3.2 循环伏安法测试（CV）
        2.3.3 线性扫描伏安法测试（LSV）
    2.4 结构测试
        2.4.1 X射线衍射（XRD）
        2.4.2 场发射高分辨透射电镜（HRTEM）
        2.4.3 原子力显微镜（AFM）
        2.4.4 电感耦合等离子体-原子发射光谱（ICP-AES）
第三章 纳米多孔型铂铜合金催化剂的结构及性能分析
    3.1 后处理对电化学析氢性能及物相组成影响
        3.1.1 电化学析氢性能分析
        3.1.2 成分分析
        3.1.3 XRD物相表征
    3.2 后处理对薄膜催化剂表面形貌影响
        3.2.1 STEM形貌表征
        3.2.2 AFM检测分析
    3.3 本章小结
第四章 稀土元素助剂对PtCu/C薄膜催化剂的影响
    4.1 稀土元素助剂对薄膜催化性能影响
x/C电化学析氢性能影响">        4.1.1 后处理对PtCu/CeO_x/C电化学析氢性能影响
        4.1.2 稀土元素助剂对薄膜催化剂电化学性能影响
    4.2 稀土元素助剂对薄膜催化剂物相的影响
    4.3 STEM形貌表征
    4.4 本章小结
x/C催化剂颗粒的分散">第五章 PtCu/CeO_x/C催化剂颗粒的分散
x催化剂颗粒分散">    5.1 PtCu/CeO_x催化剂颗粒分散
x催化剂颗粒分散">    5.2 超声波震荡后PtCu/CeO_x催化剂颗粒分散
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 文章创新点
    6.3 前景展望
致谢
参考文献
附录 （研究生期间发表论文和专利）



本文编号：3121114