Pt基合金氧还原催化剂的制备与性能研究

发布时间：2024-03-24 22:16

　　低温燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的装置,因其具有能量转化率高、启动快、安静无噪音等优点被视为理想的清洁动力能源。但由于其阴极氧还原反应速率缓慢,需要加大铂基催化剂用量。然而铂价格高昂,来源稀缺直接增加了燃料电池的成本,使得其大规模商业化生产受到严重阻碍。近年来,具有一定氧还原催化活性的碳基非贵金属的研究工作取得了一定的进展,但该类催化剂距离实际应用目前仍有相当大的差距。纳米粒子(碳材料负载的铂纳米颗粒)是目前唯一商业化的燃料电池催化剂,也是各金属中活性最高的催化剂之一。铂作为催化氧还原反应的基本元素,其合金体系的发展无论是在降低成本还是在提高催化效率上都凸显出不可替代的重要地位。基于此,本文从Pt/Ni和Pt/Co两种铂基合金催化剂体系入手,分别设计、制备了一系列不同条件下的负载在碳材料上的合金纳米氧还原催化剂,详细分析并比较了不同反应条件对各自催化氧还原活性的影响,探索出简单易实现的制备方式,制备出Pt/Ni合金体系与Pt/Co合金体系的氧还原催化剂的最佳反应条件。论文的主要研究内容及成果如下:(1)以H₂PtCl₆·6H_...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池概述
        1.2.1 燃料电池的简介
        1.2.2 燃料电池的分类
        1.2.3 PEMFC的基本结构及工作原理
        1.2.4 燃料电池的应用现状及发展
    1.3 氧还原催化剂
        1.3.1 铂基贵金属
        1.3.2 非铂基贵金属
        1.3.3 非贵金属
    1.4 本文研究思路和主要内容
第二章 实验设计及方法
    2.1 实验材料及仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验气体
        2.1.3 实验仪器
    2.2 催化剂表征
        2.2.1 透射电子显微机(TEM)
        2.2.2 X射线衍射(XRD)
        2.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.2.4 低温N₂吸附测量比表面积(BET)
    2.3 催化剂电催化性能测试
        2.3.1 工作电极的制备
        2.3.2 循环伏安法(CV)
        2.3.3 线性伏安扫描法(LSV)
        2.3.4 表观转移电子数(n)的计算
        2.3.5 塔菲尔曲线
第三章 Pt/Ni合金的制备、表征及氧还原性能测试
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Pt/Ni合金的制备
        3.2.2 电化学性能测试
        3.2.3 Pt/Ni合金最佳制备条件的筛选
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品形貌分析
        3.3.2 样品结构分析
        3.3.3 样品XPS谱图分析
        3.3.4 样品电化学性能分析
    3.4 本章小结
第四章 Pt/Co合金的制备、表征及氧还原性能测试
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 样品形貌分析
        4.3.2 样品结构分析
        4.3.3 样品XPS谱图分析
        4.3.4 样品电化学性能分析
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3938102