基于氧化钯水热法制备钯基二元电催化剂及其电催化性能研究

发布时间：2021-03-02 07:47

　　阴离子交换膜直接醇燃料电池（AEM DAFCs）的一个重要优点是碱性介质中的醇阳极氧化和氧阴极还原的动力学比酸性介质中快得多,使得可以使用非铂和成本较低的金属催化剂。在不同类型的燃料电池中,直接甲醇和乙醇燃料电池吸引了更多科研工作者的兴趣,高能量密度、低污染排放、易于运输的液体燃料,这些优点使得它们更易于作为能源的替代品。但还有一些问题阻碍了电池的扩大使用,其中最主要的就是催化剂的成本。本论文是对钯催化剂进行掺杂改性,即使用较低成本的金属作为助催化剂,探究所合成的催化剂对甲醇和乙醇的电氧化性能。具体实验内容如下:（1）我们首次研究了具有PdO+PdCl₂+MWCNTs的混合物的热解产物的电催化性能。在这项工作中,通过使用非常简单的热解方法制备了三种催化剂。通过XRD和TEM对制备的催化剂进行了充分的表征。XRD图谱基本上表明,在经过热解过程之后,产生了新的金属Pd粒子。TEM图像证明,在热解过程之后,将尺寸小于20nm的一些纳米颗粒固定在MWCNTs的表面上。电化学实验的结果证实,催化剂a,即由PdO+PdCl₂+MWCNTs的混合物进行热解... 

【文章来源】：河北师范大学河北省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

所制备催化剂的SEM图像

图 3 所有制备的催化剂的 SEM 图像。图像 o，a，b，c 和 m 对应于催化剂 o，a，b，c 和 m所有合成催化剂的 SEM 图像如图 3 所示。显然，在所有制备的催化剂中可以清楚地观察到 MWCNTs 的形态，表明 MWCNTs 的主要结构在热解过程中没有被破坏。对于催化剂 a 和 c，除了许多小白点之外还存在一些大的聚集物。仔细观察还发现，在催化剂 a 中产生了一些具有规则结构的大颗粒（如图像 a 中的大颗粒），这可能意味着在催化剂 a 中形成了一些新的物质如金属 Pd 颗粒，还有可能在制备过程中发生了一些未知的反应，导致形成较大的颗粒。一般来说，由于表面接触面积的降低和欧姆电阻的增大，大量聚集体颗粒的存在对催化剂的电催化性能是不利的。而对于催化剂 b，没有发现大的聚集体，而且它的颗粒分布相对均匀，这可能使得催化剂 b 具有更好的电催化活性。对于催化剂 o，没有发现明显的聚集体，这表明催化剂 o 在催化剂和电解质之间具有更好的接触。此

图 4 所有制备的催化剂的 TEM 图像。图像 o，a，b，c 和 m 对应于催化剂 o，a，b，c 和 m所有制备的催化剂的 TEM 图像示于图 4 中。在这种情况下，MWCNTs 的形状清晰可见，与图 3 所示的结果吻合良好。对于催化剂 c，发现一些大的聚集体锚定在 MWCNTs 的表面上。对于其他催化剂，可以清楚地观察到固定在MWCNTs 表面上的黑色颗粒。该结果表明，制备的催化剂是 MWCNTs 载体的复合材料。应该强调的是，尽管催化剂 m 在制备的催化剂中显示出最小的粒度，但催化剂 m 对于 EOR 没有显示任何电催化活性（如本工作的后半部分所示）。显然，催化剂 b 的粒径小于催化剂 a。通常，较小的粒径，较大的接触面积有利于增强电催化剂的电催化性能。因此，在相同的负载量下，与催化剂 a 和 c 相比，催化剂 b 可以显示更好的电催化活性。


本文编号：3058901