PtM（M=Ru、Cu）/CNTs催化剂的制备及其电催化甲醇氧化性能的研究

发布时间：2022-07-04 21:02

　　DMFC是一种面向未来、绿色、高效的发电装置。然而长期以来其大规模商业化应用受到催化剂活性低、稳定性差、价格昂贵等问题的困扰。为了克服催化剂的这些弊端,推进DMFC走进人类的生活,本论文从助催化剂金属元素M的选择、载体功能化预处理、催化剂后处理三个方向进行研究,制备了具有比商业E-TEK PtRu/C更高催化活性和稳定性的催化剂,具体的研究工作包括以下几个方面:（1）采用4-氨基苯磺酸（p-ABS）非共价功能化预处理原始CNTs,制备p-ABS-CNTs载体,之后将PtRu合金纳米粒子负载到载体上,制备PtRu/p-ABS-CNTs催化剂。采用FTIR和Raman对CNTs功能化前后表面官能团和缺陷化程度进行研究,通过TEM和XRD对催化剂中PtRu合金纳米粒子的形貌结构、晶体结构进行表征,并通过循环伏安等电化学测试对其催化MOR性能进行测试。结果显示:功能化过程并不会对CNTs的结构造成破坏;p-ABS-CNTs表面的PtRu纳米粒子的平均粒径远小于原始CNTs上PtRu纳米粒子的平均粒径;PtRu/p-ABS-CNTs和PtRu/CNTs催化MOR正扫峰值电流密度分别为617.9m... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池概述
    1.3 直接甲醇燃料电池(DMFC)概述
        1.3.1 DMFC的组成及工作原理
        1.3.2 DMFC的发展状况及存在问题
    1.4 DMFC阳极催化剂
        1.4.1 Pt基催化剂
        1.4.2 非Pt基催化剂
    1.5 催化剂载体-碳纳米管(CNTs)
    1.6 研究思路与技术路线图
2 催化剂制备及研究方法
    2.1 主要实验药品和仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的制备
        2.2.1 PtRu/p-ABS-CNTs催化剂的制备
        2.2.2 PtRu/PPDA-CNTs催化剂的制备
        2.2.3 PtCu/CNTs系列催化剂的制备
    2.3 催化剂的结构表征
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 拉曼光谱(Raman)分析
        2.3.5 红外光谱(FTIR)分析
    2.4 催化剂的电化学性能测试
        2.4.1 工作电极的制备
        2.4.2 电化学性能测试
3 p-ABS功能化碳管负载PtRu合金纳米粒子及其电催化氧化甲醇性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验结果与讨论
        3.2.1 PtRu/p-ABS-CNTs催化剂的物理表征与结构分析
        3.2.2 催化剂电催化氧化甲醇反应(MOR)性能测试
    3.3 小结
4 PPDA功能化碳管负载PtRu合金纳米粒子及其电催化氧化甲醇性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验结果与讨论
        4.2.1 PtRu/PPDA-CNTs催化剂的物理表征与结构分析
        4.2.2 催化剂电催化氧化甲醇反应(MOR)性能测试
    4.3 小结
5 PtCu/CNTs二元合金催化剂的退火处理及其电催化氧化甲醇性能的稳定性研究
    5.1 引言
    5.2 实验结果与讨论
        5.2.1 PtCu/CNTs催化剂的物理表征与结构分析
        5.2.2 催化剂电催化氧化甲醇反应(MOR)性能测试
    5.3 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3655918