氧還原反應（ORR）對于燃料電池等新能源技術的開發(fā)具有重要的意義。然而,ORR的反應機理復雜,反應速率緩慢,并且伴隨著巨大的活化能壘,需要催化劑誘導生成低能量的中間物來促進反應的進行。目前能實際運用在燃料電池中的ORR催化劑大部分都具有很高的貴金屬Pt負載,比如商業(yè)Pt/C催化劑。但是,貴金屬Pt屬于稀缺的資源,價格昂貴,是使得燃料電池的制作成本一直居高不下的原因之一,也間接導致了燃料電池的商業(yè)化應用遲遲不能實現(xiàn)。為了減少Pt的使用量,降低成本,開發(fā)出具有高性能的低鉑含量ORR催化劑,促進燃料電池的大規(guī)模應用,本課題開發(fā)了鉑（Pt）-鐠（Pr）和鉑（Pt）-鈷（Co）-鎢（W）等Pt基二元合金催化劑、Pt基三元合金催化劑作為商業(yè)Pt/C的替代品。Pt基合金催化劑不僅能大大降低貴金屬Pt的使用量,同時還能進一步提高催化劑的電催化性能。本課題制備了一系列不同的Pt基合金,探索了其形貌、結構以及ORR催化性能,最后利用XPS、XAS、DFT等手段對于催化劑電催化性能提高的原因進行了詳細地分析。本課題有助于進一步弄清楚氧還原反應復雜的動力學過程以及對制備新一代低成本高性能電催化劑有一定的指導作... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１酸性溶液中ＯＲＲ過程示意圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＯＲＲ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｉｎ?ａｃｉｄ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??

。１、表面積，有利于催化劑粒子在其上負載得更多；２）、合適的孔隙率，促進氣流；３）、??高電導率；４）、工作條件下的高穩(wěn)定性。目前應用最廣泛的碳材料催化劑載體是炭黑，??它具有良好的導電性和大的比表面積，但是炭黑載體與金屬顆粒的結合力不甚強，并??且在燃料電池運行階段容易遭受腐蝕，使得金屬顆粒更容易脫落。碳納米管（ＣＮＴ）??具有很多優(yōu)點，是可以代替炭黑的載體之一。ＣＮＴ具有高導電性，高比表面積，擁有??許多中孔結構，使得金屬顆粒能夠高度分散在其表面或者孔結構內。相對于炭黑，ＣＮＴ??具有更高的催化活性和穩(wěn)定性。不過，碳納米管的商業(yè)化應用也存在一些的問題，首??先是成本問題，ＣＮＴ與炭黑相比其成本較高。與ＣＮＴ相比，石墨烯（或還原氧化石??墨烯，ＲＧＯ）不僅具有相似的穩(wěn)定物理性質，而且具有更大的表面積（理論值２６３０ｍ２??ｇ４），石墨烯作為載體也許會有比ＣＮＴ更好的效果。??

?北京化工大學碩士學位論文???武?ｌｉ?Ａｌｌｏｙ?？Ｐｔ?〇Ｆｒ??難??ｒＧＯ?Ｐｔ－Ｐｒ／ｒＣＯ??圖３＿１?—步法制備石墨烯負載Ｐｔ－Ｐｒ二元合金示意圖??Ｆｉｇ．?３－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｏｎｅ－ｐｏｔ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ?Ｐｔ－Ｐｒ?ｂｉｎａｒｙ?ａｌｌｏｙ??具體實驗步驟包括：稱�。担埃恚缡珛D于燒杯中，同時量�。担埃恚桃叶加谕�??燒杯，超聲１０分鐘至石墨烯均勻分散在乙二醇中。此時加入０．０１Ｍ的Ｈ２ＰｔＣｌ６溶液，??０．１Ｍ的Ｐｒ（Ｎ０３）３溶液于燒杯中，保證總的金屬負載量為４０％。接下來，用ＮａＯＨ溶??液調節(jié)體系的ｐＨ值，使體系達到預定ｐＨ值。將溶液攪拌均勻后超聲１小時至懸濁??液完全均勻。接著，將懸濁液轉移至圓底燒瓶中，１３０°Ｃ油浴攪拌加熱３小時。加熱完??成后，將反應物進行抽濾，洗滌和干燥，最終得到黑色粉末樣品。加熱反應過程中，??在１３０°Ｃ下，根據(jù)溶液的ｐＨ值，乙二醇被氧化成乙醇酸或乙醇酸根陰離子作為穩(wěn)定??劑，隨著ｐＨ增加，乙醇酸陰離子的穩(wěn)定性降低，直到還原能力喪失，同時，不同濃??度的醇酸根對于合金顆粒的大小也會有影響，因此，催化劑納米顆粒的還原制備很大??程度上取決于溶液的ｐＨ值。所以，我們需要探索體系的最佳ｐＨ值。??蟾＿＿??■■??圖３－２不同ｐＨ值下制備的Ｐｔ－Ｐｒ／Ｃ二元合金的ＴＥＭ圖。??Ｆｉｇ．?３－２?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｐｔ－Ｐｒ／Ｃ?ｂｉｎａｒｙ?ａｌｌｏｙ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ａｔ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｐＨ?ｖａｌｕｅ．??為保證單一變量，固定Ｐｔ原


本文編號：3322307