直接甲醇燃料电池阳极金属氧化物改性Pt基催化剂的研究

发布时间：2017-08-02 22:16

  本文关键词：直接甲醇燃料电池阳极金属氧化物改性Pt基催化剂的研究

  更多相关文章： 静电纺丝 CeO_2纳米纤维 Pt纳米颗粒 甲醇氧化

【摘要】：直接甲醇燃料电池(DMFCs)阳极Pt基催化剂易吸附甲醇氧化中间产物而中毒,Pt纳米颗粒在碳载体上的迁移和团聚导致催化剂的稳定性差。为解决以上问题,本文以金属氧化物CeO2纳米纤维修饰Pt基催化剂,主要研究内容如下：第一部分：采用静电纺丝技术结合浸渍还原法制备了Pt/CeO2-C和Pt/Ce0.8Sm0.2O2-δ (SDC)-C复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)分析,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试手段对样品的晶相,形貌和微结构进行了表征；采用循环伏安法,CO溶出法和计时电流法研究了催化剂在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化活性。结果表明,与负载相同质量分数Pt的商业Pt/C催化剂相比,Pt/CeO2-C催化剂表现出对甲醇更好的催化活性和稳定性,Pt/SDC-C催化剂表现出更好的抗中毒能力。第二部分：采用浸渍还原法制备得到CeO2纳米纤维含量分别为15 wt%,20 wt%, 25wt%,30wt%和35 wt%的五种催化剂,电化学测试表明当CeO2掺杂量为30 wt%时,催化剂表现出对甲醇最好的催化活性和稳定性；当CeO2掺杂量为15 wt%时,催化剂表现出对甲醇最好的抗中毒能力。第三部分：采用浸渍还原法制备得到CeO2含量为25 wt%的PtCo/CeO2-C催化剂。采用循环伏安法,CO溶出法和计时电流法研究了催化剂在酸性溶液中对甲醇的电催化氧化活性。结果表明,与负载相同质量分数Pt的Pt/CeO2-C和商业Pt/C催化剂相比,PtCo/CeO2-C催化剂表现出对甲醇更好的催化活性和稳定性。
【关键词】：静电纺丝 CeO_2纳米纤维 Pt纳米颗粒 甲醇氧化
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM911.4;O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 直接甲醇燃料电池简介10-13
• 1.1.1 直接甲醇燃料电池的工作原理10-11
• 1.1.2 直接甲醇燃料电池发展现状及存在问题11-12
• 1.1.3 阳极和阴极反应的电催化机理12-13
• 1.1.3.1 甲醇氧化反应机理12-13
• 1.1.3.2 氧气还原反应机理13
• 1.2 直接甲醇燃料电池阳极催化剂13-21
• 1.2.1 Pt基催化剂13-19
• 1.2.1.1 一元催化剂13-15
• 1.2.1.2 二元催化剂15-18
• 1.2.1.3 多元催化剂18-19
• 1.2.2 非Pt基催化剂19-21
• 1.3 阳极催化剂的常用制备方法21-23
• 1.3.1 浸渍法21-22
• 1.3.2 胶体法22
• 1.3.3 微乳法22-23
• 1.4 静电纺丝技术简介23-25
• 1.5 CeO_2的性质及作用机理25
• 1.6 本文主要研究工作25-27
• 第二章 实验试剂与仪器27-28
• 2.1 主要实验试剂27
• 2.2 主要实验仪器27-28
• 第三章 Pt/CeO_2-C催化剂的制备及性能研究28-40
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验部分29-30
• 3.2.1 SDC纳米纤维的制备29
• 3.2.2 20wt%Pt/金属氧化物-C复合催化剂的制备29
• 3.2.3 工作电极的制备29-30
• 3.2.4 测试与表征30
• 3.3 结果与讨论30-39
• 3.3.1 金属氧化物纳米纤维的结构表征30-32
• 3.3.2 催化剂的结构表征32-35
• 3.3.3 电化学性能表征35-39
• 3.4 小结39-40
• 第四章 不同含量的金属氧化物对甲醇催化活性的影响40-48
• 4.1 实验部分40-42
• 4.1.1 CeO_2纳米纤维的制备40
• 4.1.2 Pt/CeO_2-C催化剂的制备40-41
• 4.1.3 工作电极的制备41
• 4.1.4 测试与表征41-42
• 4.2 结果与讨论42-47
• 4.2.1 催化剂的XRD图42-43
• 4.2.2 电化学测试43-47
• 4.3 小结47-48
• 第五章 PtCo/CeO_2-C催化剂的制备及其性能研究48-57
• 5.1 实验部分48-50
• 5.1.1 CeO_2纳米纤维的制备48-49
• 5.1.2 PtCo/CeO_2-C催化剂的制备49
• 5.1.3 工作电极的制备49
• 5.1.4 测试与表征49-50
• 5.2 结果与讨论50-56
• 5.2.1 催化剂的结构与表征50-52
• 5.2.2 电化学测试52-56
• 5.3 小结56-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 6.1 总结57-58
• 6.2 展望58-59
• 参考文献59-70
• 致谢70-71
• 作者简介71-72
• 在读期间发表学术论文72

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本文编号：611476