聚合物改性Pt基催化劑對(duì)甲醇電催化氧化性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）具有體積小、容易操作、燃料來源豐富等優(yōu)點(diǎn)，是極具前景的綠色能源技術(shù)。陽極電催化劑是DMFC的關(guān)鍵技術(shù)。目前過渡金屬Pt以及Pt基合金仍是主要的陽極催化劑材料，但其低活性、易被毒化的缺陷導(dǎo)致金屬使用量較大，限制了DMFC的商業(yè)化。本文在原有Pt基催化劑的基礎(chǔ)上引入長鏈聚合物，通過空間結(jié)構(gòu)和相互作用改善Pt基催化劑活性和抗毒性；采用微波輔助乙二醇還原法制備了聚合物修飾的Pt基催化劑，同時(shí)引入磷鎢酸以及其他金屬進(jìn)行

2、進(jìn)一步改性。采用透射電子顯微鏡（TEM）、X-射線光電子能譜（XPS）等手段對(duì)催化劑的形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。用電化學(xué)方法考察催化劑在甲醇電氧化反應(yīng)中的催化活性及抗中毒能力。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴引入聚二烯二甲基氯化銨（PDDA）修飾Pt基催化劑，探究PDDA的用量及修飾順序?qū)tRu/CNT-PDDA催化劑性能的影響。表征結(jié)果表明PDDA修飾后RtRu粒子負(fù)載量增多，顆粒平均粒徑減小。電化學(xué)測(cè)試顯示，PtRu/CNT-PDDA

3、催化劑較 PtRu/CNT催化劑有較好的甲醇氧化活性和抗毒性，且先加 PDDA修飾效果較好；Pt與PDDA質(zhì)量比為4:1時(shí)PtRu/CNT-PDDA催化劑性能最佳。對(duì)于PtRuW三元催化劑，PDDA修飾后的PtRuWOx/CNT-PDDA催化劑表現(xiàn)出更好的活性和化學(xué)穩(wěn)定性。用殼聚糖分別改性PtRu/CNT催化劑及PtRu/GNS催化劑，結(jié)果表明，殼聚糖的存在使金屬顆粒負(fù)載量增大，分散性增強(qiáng)，故催化活性顯著提高；殼聚糖修飾碳納米管和石墨烯

4、載體得到的催化劑性能均優(yōu)于未修飾催化劑。
　　⑵通過引入導(dǎo)電聚合物（聚吡咯和聚苯胺）改性PtRu/CNT催化劑，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物的修飾使載體表面粗糙，催化劑均有較好的粒子分布和較小粒徑，故催化活性提升。PtRu/CNT-PPy催化劑在Pt與PPy質(zhì)量比約為3:1時(shí)性能最佳，且采用過硫酸銨(APS)氧化劑效果較好。PtRu/CNT-PANI(1:0.15)催化劑的電荷傳遞性能和甲醇氧化性能最佳。聚苯胺與PDDA相結(jié)合共同修飾 PtRu

5、/CNT催化劑相比于PtRu/CNT-PANI催化劑有更好的甲醇氧化活性和抗中間產(chǎn)物中毒能力。
　　⑶通過磷鎢酸用量的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)得到 Pt與HPW的質(zhì)量比為2:1時(shí)PtRu/CNT-HPW有最佳的甲醇氧化性能。將磷鎢酸與聚合物結(jié)合共修飾PtRu/CNT催化劑，電鏡結(jié)果表明二者的結(jié)合使PtRu合金粒子粒徑減小且分散性得到改善，電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，磷鎢酸與長鏈聚合物結(jié)合可形成一定的空間結(jié)構(gòu)，促進(jìn)氫的吸附脫附，增加催化劑表面含氧物種，有效