豬血熱解制氧陰極還原反應(yīng)催化劑的研究.pdf

1、燃料電池具有高效、污染小、易啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是有希望大量提供電力的第四種綠色能源發(fā)電技術(shù)。其中電催化劑是燃料電池的關(guān)鍵部分，在現(xiàn)今的燃料電池中，氧陰極還原催化劑主要以貴金屬Pt為主體，但因其成本高昂，限制了燃料電池的大規(guī)模推廣和應(yīng)用，因此，制備成本低廉且具有良好催化活性的氧還原催化劑是解決燃料電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。其中TM-N/C型催化劑因具有良好的催化活性而受到重視。但是傳統(tǒng)的制備方法中，所需的過(guò)渡金屬大環(huán)化合物自身的

2、成本仍然較高。本文創(chuàng)新性地使用了非常廉價(jià)的豬血作為原料，通過(guò)熱處理過(guò)程來(lái)制備TM-N/C型氧還原催化劑。
　　 本文先將豬血加熱蒸發(fā)除去大量水分后獲得前驅(qū)體，采用兩步加熱法對(duì)豬血前驅(qū)體進(jìn)行處理獲得催化劑，并考察了起始處理溫度、起始處理時(shí)間、終處理溫度和終處理時(shí)間對(duì)所得催化劑的影響。用電化學(xué)線性掃描法對(duì)其催化活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并采用了TG/DTA、XRD和EDXRF等分析手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。
　　 結(jié)果表明起始處理溫度、

3、起始處理時(shí)間、終處理溫度，終處理時(shí)間等因素都會(huì)對(duì)豬血制得的催化劑的催化性能有一定影響。最終確定兩步加熱法最佳條件為：起始處理溫度為200℃，起始處理時(shí)間1h，終處理溫度800℃，終處理時(shí)間2h。溫度的選擇基本與TG/DTA分析曲線相符合。在此條件下得到的催化劑將氧氣的起始還原電位提高到0.51V(vs.SCE)。
　　 XRD表明在最佳條件下催化劑樣品中KFeO2的特征峰值減小，并且出現(xiàn)了Fe2O3的特征峰，但是由于豬血中含有多

4、種元素，成分較復(fù)雜，所以對(duì)其催化活性位仍需進(jìn)一步研究。EDXRF表明催化劑中Fe含量較多，表明Fe含量是影響該催化劑活性的重要因素。通過(guò)外加Fe元素來(lái)考察Fe含量對(duì)催化劑的性能影響，結(jié)果表明Fe含量對(duì)催化劑的影響顯著，少量摻雜Fe可以提高催化劑的催化性能，而Fe過(guò)量則會(huì)降低催化劑的性能。
　　 本文中還考察了其它熱處理體系對(duì)催化劑性能的影響，表明不同熱處理方式中催化劑活性位的形成過(guò)程不同，催化效果也不同。對(duì)于豬血制備催化劑，熱處