導(dǎo)電高分子與貴金屬復(fù)合物的電催化性能研究.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，人們正在尋找新的能源來補(bǔ)充或替代常規(guī)能源。直接燃料電池作為一種新型的能源裝置，具有能量效率高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界各國研究的熱點(diǎn)。直接燃料電池是以氫、甲醇、甲酸等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，主要產(chǎn)物為水，屬于新型的綠色能源。直接燃料電池一直難成商業(yè)化，主要是成本太高，這種成本主要來自于鉑的成本。如何提高鉑的利用率是關(guān)鍵，例如減小鉑的尺寸，以及提高鉑在載體表面的分散度和均勻性。催化劑載體對提高催化劑

2、的效率非常重要。近年來，具有高表面積、低電阻和高穩(wěn)定性的導(dǎo)電聚合物作為燃料電池催化劑載體被廣泛研究?，F(xiàn)作為燃料電池催化劑載體的大部分導(dǎo)電聚合物是雜環(huán)共軛聚合物，例如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和它們的衍生物。
　　 本文采用電化學(xué)方法制備了導(dǎo)電高分子/貴金屬復(fù)合催化劑。通過SEM、EDX和電化學(xué)方法等對所制備的復(fù)合催化劑進(jìn)行了表征，研究了復(fù)合催化劑對甲醇和甲酸的電催化氧化性能。
　　 (1)在硫酸溶液中，采用恒電位法在玻碳電極

3、上制備了聚鄰甲氧基苯胺聚合物，并以此作載體負(fù)載鉑、鉑-釕、鉑-金、鉑-鈀催化劑。SEM結(jié)果表明，聚鄰甲氧基苯胺是一個(gè)三維網(wǎng)狀的孔狀結(jié)構(gòu)，金屬納米粒子均勻地分散在聚鄰甲氧基苯胺的表面，并且形貌看起來相似。甲醇電催化氧化結(jié)果表明，聚鄰甲氧基苯胺和二元金屬的使用大大提高了鉑對甲醇的電催化氧化性能。不同電極對甲醇的電催化氧化活性順序?yàn)椋恒K-釕/聚鄰甲氧基苯胺/玻碳電極＞鉑/聚鄰甲氧基苯胺/玻碳電極＞鉑-金/聚鄰甲氧基苯胺/玻碳電極＞鉑/玻碳電極

4、＞鉑-鈀/聚鄰甲氧基苯胺/玻碳電極。
　　 (2)同樣條件下制備了鉑/聚鄰甲氧基苯胺/玻碳電極材料，并在酸性條件下對甲酸的電催化氧化性能進(jìn)行了研究。相對于鉑/玻碳電極，鉑/聚鄰甲氧基苯胺/玻碳電極對甲酸具有更大的電催化氧化能力和抗毒化能力。同時(shí)，我們詳細(xì)考察了不同參數(shù)對甲酸電催化氧化的影響，例如：鉑的載量、膜的厚度、甲酸的濃度和掃描速率等等。CO剝離實(shí)驗(yàn)表明，CO在鉑/聚鄰甲氧基苯胺/玻碳電極復(fù)合催化劑上的吸附強(qiáng)度大大減弱、且C

5、O更容易氧化去除。
　　 (3)在純?nèi)鹨颐央娊赓|(zhì)中，我們以鄰苯二酚為單體在玻碳電極上制備了聚鄰苯二酚聚合物。并且以聚鄰苯二酚為載體負(fù)載鉑納米粒子，分別研究其對甲醇和甲酸的電催化氧化。相對于沉積在裸玻碳電極上的鉑催化劑，鉑/聚鄰苯二酚/玻碳電極對甲醇和甲酸的電催化氧化具有更好的電催化活性和抗毒化能力。這種促進(jìn)效果可歸于聚鄰苯二酚膜的粗糙性及鉑納米粒子與聚鄰苯二酚之間的協(xié)同作用。同時(shí)，研究了不同參數(shù)對甲醇和甲酸電催化氧化的影響