燃料電池具有清潔、高效的特點(diǎn),發(fā)展高性能電催化材料是促進(jìn)燃料電池進(jìn)一步發(fā)展的必需途徑。近年來,銅基納米催化劑的在電催化方面展現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)用前景。鉑銅復(fù)合電催化劑可以有效提升電催化性能,并降低催化劑中鉑的使用量。本文圍繞PtCu合金催化劑的合成、表征以及其燃料電池相關(guān)的氧氣還原反應(yīng)（ORR）和甲醇氧化反應(yīng)（MOR）電催化活性進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容如下:1.通過兩種不同的合成方法,分別得到了球形結(jié)構(gòu)和空心結(jié)構(gòu)的納米催化劑,并且探究了 Cu納米顆粒的反應(yīng)時(shí)間、鉑銅投入比及合成方法對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響。其中,發(fā)現(xiàn)兩步法合成的PtCu納米顆粒能減少Cu的氧化,暴露更多的合金晶面。另外,發(fā)現(xiàn)空心結(jié)構(gòu)的PtCu納米催化劑的電化學(xué)活性更加優(yōu)異,Cu的引入可以有效的調(diào)節(jié)Pt的電子結(jié)構(gòu),進(jìn)而改變Pt對(duì)氧（或甲醇）的吸附能,有利于ORR與MOR催化活性的提高。結(jié)果表明:低鉑中空結(jié)構(gòu)PtCu/C（PtCu-1/10）納米催化劑,在0.9 V時(shí)的質(zhì)量活性為0.55 AmgPt-1,是商業(yè)Pt/C的3.3倍;在0.9 V時(shí)的比活性為1.26 mAcm-2,是商業(yè)Pt/C的3.7倍,其較高的質(zhì)量活性和比活性歸因于... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３堿性燃料電池工作原理示意圖Ｍｌ??Ｆｉｇ?１－３?Ｓｃｈｅｍｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｌｋａｌｉｎｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ?＾４４１??

流密度，從而提供最大的功率密度。擬??合極化曲線或繪制過電勢(shì)與電流的對(duì)數(shù)曲線可得出塔菲爾斜率和交換電流密度。??（２）循環(huán)伏安法：電化學(xué)中常用的測(cè)試方法就有循環(huán)伏安法，它可以提供化學(xué)??反應(yīng)的許多信息，比如催化劑對(duì)電化學(xué)的響應(yīng)和催化劑對(duì)具體反應(yīng)的催化活性??等。??１５?１??Ｅ｜ｉｃ??，?／ＩＶ??Ｉ?５?／??％??１。，?＾?＊＊＊｜８Ｍ＾?１?ｋ?？?ｊ??ｔ．１?０．９?０Ｊ?０．５?０３??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（Ｖ?ｖｓ?Ａｇ／Ａ＾Ｃｉ｝??圖１－５電化學(xué)反應(yīng)中循環(huán)伏安圖［１８８］??Ｆｉｇ?１－５?Ｃｙｃｌｉｃ?ｖｏｌｔａｍｍｏｇｒａｍ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｒｅａｃｔｉｏｎ＂８８】??１８??

?懸???圖１－５描述了在一定電勢(shì)范圍內(nèi)，以一定的掃描速率，對(duì)催化劑進(jìn)行多次反??復(fù)掃描，得到的電流－電勢(shì)圖。根據(jù)曲線的形狀可以得到電化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)信息，??比如反應(yīng)是否可逆等。其中，ｉｐａ指氧化峰的峰電流，ｉｐ指還原峰的峰電流，ｆｐａ??指氧化峰的峰電位，指還原峰的峰電位。??另外，隨著ｐＨ值的變化，氧化還原電對(duì)峰電勢(shì)會(huì)發(fā)生變化，揭示了表面吸??附物質(zhì)的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。對(duì)于涉及質(zhì)子或Ｏｆｆ?Ｃ例如０?＋?ｍＨ＋＋ｎｅ＞＂＞Ｒ）的反??應(yīng)，隨著ｐＨ的變化，平均峰電勢(shì)的變化（陽(yáng)極電勢(shì)和陰極電勢(shì)的平均值）遵循??以下公式：??Ｅｆ?＝?Ｅ°?－２．３０３＾ｐＨ??式（１－４６）??其中以是平均峰電勢(shì)，ＥＧ是能斯特電勢(shì)ｆ６１，？，７１，７２］。??起始電位和峰值電流證明了催化劑的催化活性。例如，ＣｏＨＦＰＣ對(duì)氧氣還原??反應(yīng)具有很強(qiáng)的電催化活性。圖１－６在空氣飽和的０．１?ＭＮａ２Ｓ０４溶液中比較了光??滑的石墨電極（ａ）和涂有ＣｏＨＦＰＣ的石墨電極（ｂ）的循環(huán)伏安圖。兩個(gè)電極??都催化氧氣還原反應(yīng)，而ＣｏＨＦＰＣ涂層電極上ＯＲＲ的起始電位比光滑石墨電極??早?１００－２００?ｍＶ［７３］。??－１．００?－０．８０?－０．６０?－０．４０?－０．２０?０．００?０．２０?０．４０?０．６０?０．８０??＇?＇?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ！?Ｖ（ｖｓ．?ＮＨＥ）?＇?＇??Ｔ??２ｘ１０、??、爸ｒ??圖１－６在ｐＨ＝６，且空氣飽和的０．１ＭＮａ２Ｓ〇４溶液中（ａ）光滑的石墨電極和（ｂ）吸附??在石墨電極上的ＣｏＨＦＰＣ循環(huán)伏安圖［７３］??Ｆｉｇ?１－６?ＣＶ?ｃｕｒｖｅｓ?ｏｆ?（ａ）?ｂａｒｅ?ｇｒａｐｈｉ


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