【摘要】：能源危機和環(huán)境污染促使人們對開發(fā)環(huán)境友好型新能源特別是清潔、高效、無污染的新型能源提出了迫切需求。因此人們對清潔、可再生能源及相關(guān)的設(shè)備裝置作了大量的研究。其中,直接甲醇燃料電池(DMFC)的研究主要致力于解決電池穩(wěn)定性低、催化劑的催化性能低等。本文主要是對CeO2載體進行復(fù)核和功能化修飾以提高催化劑性能。首次將CeO2納米管和碳納米管結(jié)合起來制作一種復(fù)合納米管作為載體,使載體既具有良好的導(dǎo)電性能又具有良好的機械性能和熱穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明：Pt/CeO2-CNTs-HN催化劑較Pt/CeO2-CNTs-PB、Pt/CNTs和Pt/CeO2-NTs催化劑擁有更高的活性和穩(wěn)定性。CeO2-CNTs-HN載體上的Pt分布更加均勻,有利于提高其電化學(xué)活性,且由于Pt更容易吸附在CeO2與CeO2的縫隙間并不是直接吸附在CeO2上,這使得Pt與CNTs和CeO2同時有一個有效的接觸,這樣可以增強三者間協(xié)同效應(yīng)。Pt/CeO2-CNTs-HN催化劑中三者的有效接觸不僅可以提高催化劑的活性,還可以提高催化劑的穩(wěn)定性,因為這有利于吸附在Pt上的毒化物種CO的去除,且Pt與CeO2間更強的范德華力可以抑制Pt的團聚和脫落。為進一步提高Pt/CeO2-CNTs-HN催化劑性能,首次討論了煅燒溫度和CeO2與CNTs之間的比例對Pt/CeO2-CNTs-HN催化劑性能的影響。實驗結(jié)果表明：隨著CeO2量的增加和煅燒溫度的上升,催化劑的活性是先升高后下降,當(dāng)CeO2與CNTs之間的比例為1：1、煅燒溫度為280℃時,Pt/CeO2-CNTs-HN催化劑性能最好。由于碳載體在燃料電池運行環(huán)境中容易被腐蝕,造成催化劑活性穩(wěn)定性降低。為了提高催化劑的穩(wěn)定性,采用自制的介孔CeO2作載體,并用氮摻雜碳源PVP經(jīng)原位碳化對二氧化鈰載體進行修飾,考察PVP的量對二氧化鈰催化劑體系的影響,同時用PVP對XC-72載體進行修飾以作對比。研究結(jié)果表明：PVP量越多,催化劑性能越好,但是過多的PVP又會導(dǎo)致催化劑性能下降,當(dāng)PVP的量為20wt.%時,催化劑性能最好；PVP作氮摻雜碳源不僅有利于Pt/CeO2催化劑體系性能提高,也有利于Pt/XC-72催化劑體系性能提高。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4;O643.36

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本文編號：2731327