近年來(lái),圍繞甲醇、乙醇作為燃料的直接醇類燃料電池（DAFCs）展開(kāi)了廣泛的學(xué)術(shù)研究。然而,制約DAFCs發(fā)展的主要問(wèn)題之一是電催化劑性能不佳。由于甲醇、乙醇的電催化氧化反應(yīng)比較復(fù)雜,C-C、C-O化學(xué)鍵的斷裂在Pt催化劑的催化下難以徹底進(jìn)行,燃料中的能量不能完全釋放,致使DAFCs使用效率降低。（1）本論文采用一步法碳化成功制備了 PtCr/C納米合金陽(yáng)極電催化劑,并使用X射線衍射（XRD）、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（FESEM）、透射電鏡（TEM）、X射線光電子能譜（XPS）等物理表征手段對(duì)電催化劑的微觀形貌、晶體結(jié)構(gòu)以及表面化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明,PtCr/C納米合金電催化劑內(nèi)部同時(shí)存在兩種物相結(jié)構(gòu)——CrPt與Cr3C2,并且載體成分中的碳呈石墨化。催化劑在FESEM觀察下表現(xiàn)出的粒徑尺寸均在62 nm左右,且分布均勻。CV法等電化學(xué)分析技術(shù)對(duì)PtCr/C納米合金電催化劑的電化學(xué)催化活性、穩(wěn)定性與抗CO中毒能力進(jìn)行深入分析。其中,PtCr/C-45%催化劑展現(xiàn)出最優(yōu)的MOR/EOR電化學(xué)催化活性與抗CO中毒能力,其MOR峰電流密度為603.74 mA mg-1Pt,EOR中的峰電流... 

【文章來(lái)源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：55 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

直接甲醇燃料電池（DMFCs）工作原理示意圖[5]

的位置上，分別了出現(xiàn)的衍射峰，對(duì)應(yīng)于 CrPt 合金化合物的（110），（111）和（002）晶面，由此可以充分證實(shí) CrPt 合金晶體結(jié)構(gòu)的形成，而不是簡(jiǎn)單的 Pt、Cr 兩種成分體相接觸。XRD 圖中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何金屬 Cr 或含 Cr 氧化物的衍射峰，說(shuō)明 Cr 成分已經(jīng)完全被碳化或與 Pt 結(jié)合形成 CrPt 合金相。CrPt 和 Cr3C2 的平均晶粒尺寸可由謝勒公式（式 3.1）計(jì)算得出，計(jì)算結(jié)果記入表 3.1 中， D = （3.1） 其中 λ 代表 X 射線的波長(zhǎng)（本實(shí)驗(yàn)使用 Cu 靶，波長(zhǎng)為 0.15418 nm），θ 為與出現(xiàn)的每個(gè)衍射峰相對(duì)應(yīng)的衍射角，β 是各個(gè)衍射峰與之對(duì)應(yīng)的半波峰寬，K則為常數(shù)值（K 取 0.89）。

3.PtCr/C納米合金電催化劑結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能分析20圖3.2PtCr/C納米合金催化劑的Raman光譜Fig.3.2RamanspectraofPtCr/Cnanoalloyelectrocatalysts.PtCr/C納米合金催化劑成分的表面化學(xué)狀態(tài)，通過(guò)X射線光電子能譜（XPS）來(lái)表征。從圖3.3中可以看出，所有的催化劑只有大部分呈PtⅡ價(jià)態(tài)的前驅(qū)體在合成過(guò)程中被還原為Pt0，以金屬態(tài)存在。其余PtⅡ的存在的原因，可能是由于在反應(yīng)過(guò)程中未被徹底還原的Pt。因此，Pt04f5/2和Pt04f7/2的衍射強(qiáng)度明顯高于PtⅡ4f5/2和PtⅡ4f7/2。通過(guò)擬合后的分峰數(shù)據(jù)計(jì)算，Pt0物種的峰面積分別占Pt4f價(jià)帶能譜總峰面積的61.01ca.%，61.62ca.%和62.52ca.%。每組樣品的Pt0物種峰面積均比商業(yè)Pt/C催化劑（54.5%）要高，說(shuō)明本方法制備的催化劑具有比商業(yè)Pt/C催化劑更高的Pt0含量。Pt0物種含量較高，對(duì)CO分子有較弱的親和力，擁有較強(qiáng)的抗CO中毒能力。圖3.3PtCr/C納米合金催化劑的Pt4f能級(jí)XPS分析（a）PtCr/C-30%、（b）PtCr/C-45%、（c）PtCr/C-60%Fig.3.3XPSspectraofthePtCr/Cnanoalloyelectrocatalysts(a)30%,(b)45%and(c)60%inthePt4fregion.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]直接甲醇燃料電池非貴金屬陽(yáng)極催化劑研究進(jìn)展[J]. 于曉穎,張杰.  中國(guó)粉體工業(yè). 2018(01)
[2]直接乙醇燃料電池陽(yáng)極催化劑Pt-CeO2/C的制備與性能表征[J]. 郭瑞華,張捷宇,周國(guó)治,安勝利,莫逸杰.  稀有金屬材料與工程. 2018(01)
[3]Effect of CeO2-ZrO2 on Pt/C electrocatalysts for alcohols oxidation[J]. 王青春,劉振朋,安勝利,王瑞芬,王艷玲,徐拓.  Journal of Rare Earths. 2016(03)
[4]多壁碳納米管負(fù)載鉑立方體的制備及對(duì)乙醇電催化氧化性能[J]. 李艷艷,饒路,姜艷霞,劉子立,賀春蘭,張斌偉,孫世剛.  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2013(02)
[5]微波法合成PtMox/C催化劑及其甲醇電氧化催化性能[J]. 杜娟,原鮮霞,余江虹,馬紫峰.  電源技術(shù). 2007(11)

博士論文
[1]燃料電池電極反應(yīng)機(jī)理及低鉑催化劑的研究[D]. 駱明川.北京化工大學(xué) 2016
[2]直接乙醇燃料電池新型陽(yáng)極催化劑的研究[D]. 張新衛(wèi).北京交通大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3499800