采用乙二醇還原法,利用不同金屬前驅體（CuSO₄/CuCl₂、K₂PtCl₄/H₂PtCl₆）制備了鉑銅總質量分數(shù)為20%的四種PtCu/C催化劑,并通過透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、循環(huán)伏安法（CV）和線性掃描伏安法（LSV）對催化劑進行物相結構表征及電化學性能測試。結果表明,以CuSO₄和K₂PtCl₄為前驅體組合制備出的PtCu/C催化劑性能最優(yōu)。所制備的PtCu/C催化劑金屬顆粒平均粒徑為2.3nm,粒徑范圍窄,在碳載體上負載均勻;電化學活性面積（ECSA）達到73.0m2/gPt,質量比活性（MA）為126.65mA/mgPt,均優(yōu)于商業(yè)Pt/C催化劑。 

【文章來源】：燃料化學學報. 2016,44(05)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

不同前驅體制備的PtCu/C催化劑的XＲD譜圖

仍?5°附近的峰為載體XC-72碳C(002)的衍射峰。在XＲD譜圖匯總沒有觀測到明顯的Cu的衍射峰，說明催化劑中的Cu以合金的形式存在，沒有以單質的形式存在的Cu或Cu顆粒的粒徑太�。�34］。根據(jù)XＲD譜圖中(111)晶面的半峰寬，由Scherrer公式計算出四種催化劑的晶粒粒徑，見表1，與通過TEM照片計算出的金屬顆粒粒徑基本對應。圖2不同前驅體制備的PtCu/C催化劑的XＲD譜圖Figure2XＲDpatternsofthePtCu/Ccatalystspreparedwithdifferentmetalprecursorsa:PtCu/C(a);b:PtCu/C(b);c:PtCu/C(c);d:PtCu/C(d)2．3CV測試圖3為不同前驅體制備的PtCu/C催化劑和Pt/C-JM催化劑的CV曲線。由圖3可知，PtCu/C催化劑的氫、氧吸脫附峰的出現(xiàn)位置相近，氫的吸脫附峰位于0．05－0．25V(相對于ＲHE)，氧的吸脫附峰位于0．70－0．90V。通過氫吸脫附峰的面積及催化劑中的Pt含量計算得到不同前驅體制得的PtCu/C催化劑(a)、(b)、(c)、(d)的ECSA分別為73．0、19．6、39．1、26．4m2/gPt，為Pt/C-JM催化劑(53．8m2/gPt)的1．36、0．36、0．73、0．49倍。CV結果表明，制備的四種PtCu/C催化劑中，采用CuSO4和K2PtCl4作為金屬前驅體制備的催化劑(a)ECSA最大，是商業(yè)催化劑的1．36倍，這意味著這種催化劑能夠為催化反應提供更多的活性位點。結合TEM結果分析，催化劑(a)的活性組分金屬顆粒粒徑最小，且在載體上分散最為均勻，活性組分暴露的幾何面積最大，因此，具有最大的ECSA，其余三種催化劑金屬顆粒較大，出現(xiàn)輕微團聚，所以對應的ECSA略校表1通過TEM計算的平均顆粒粒徑與通過XＲD計算的平均晶粒粒徑Table1MeanparticlesizescalculatedfromTEMandXＲDresultsSampleMetalprecursorMeanparticlesized/nmTEMXＲD(a)C

7和0．89V;以Pt/C-JM為陰極催化劑的單電池在800mA/cm2電流密度下達到最大功率密度312mW/cm2，以PtCu/C為陰極催化劑的單電池在600mA/cm2電流密度下達到最大功率密度174mW/cm2。兩種單電池的開路電壓差別不大，但以PtCu/C為陰極催化劑的單電池性能明顯低于Pt/C-JM催化劑。為了進一步探究兩種單電池的差別，對催化劑進行了EIS測試和等效電路擬合。圖5單電池極化曲線和功率密度曲線Figure5I-VcurvesandpowerdensitycurvesofthesinglecellswithPtCu/CandPt/C-JMcatalysts2．5．2電化學交流阻抗譜(EIS)圖6為分別以PtCu/C和Pt/C-JM為陰極催化劑的單電池EIS譜圖和擬合后的EIS譜圖，所采用的等效電路見圖7。圖6單電池EIS的Nyquist圖和擬合后的Nyquist圖Figure6NyquistplotsofEISforthesinglecellswithPtCu/CandPt/C-JMcatalysts理論上，EIS譜圖(Nyquist曲線)中應包含高頻區(qū)曲線形成的半圓、低頻區(qū)曲線形成的半圓和低頻區(qū)的特征曲線三部分。而圖6中曲線僅有一個半圓，這說明高頻區(qū)半圓對應的陽極活化損耗較小，EIS譜圖中主要反映了電池歐姆阻抗(即Nafion膜、催化層、各部件間接觸電阻等)和陰極電化學阻抗。所以，EIS譜圖擬合采用如圖7所示的等效電路圖。擬合結果表明，以PtCu/C為陰極催化劑的單電池電化學阻抗(即Ｒ1)為189．0mΩ，大于Pt/C-JM催化劑(141．2mΩ);以PtCu/C為陰極催化劑的單電池歐姆阻抗(即Ｒ2)為26．8mΩ，大于Pt/C-JM催化劑(19．2mΩ)。單電池的電化學阻抗均比歐姆618燃料化學學報第44卷

【參考文獻】：
期刊論文
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