新型钴-聚吡咯-碳载Pt燃料电池催化剂的制备与表征.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao)JulyActa．一Chim．Sin．2014，30(7)，1259-12661259[Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201405045www．whxb．pku．edu．cn新型钴．聚吡略一碳载Pt燃料电池催化剂的制备与表征范仁杰林瑞，黄真赵天天马建新(同济大学新能源汽车工程中心，上海201804；同济大学汽车学院，上海201804)摘要：采用脉冲微波辅助化学还原法制备了钻．聚吡咯．碳(Co-PPy．C)载Pt催化~U(Pt／Co．PPy-C)，其中Pl的总质量占2O％．利用透射电镜

2、(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)和X射线衍射(XRD)研究了催化剂的结构，用循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其电化学活性及氧还原反应(ORR)动力学特性及耐久性．Pt，Co．PPy．C电催化剂的金属颗粒直径约1．8nm，略小于商用催化剂Pt／C(JM)颗粒尺寸(约2．5nm)：催化剂在载体上分散均匀，粒径分布范围较窄．Pt／Co．PPy．C的电化学活性比表面积(ECSA)(75．1mg。’)高于商用催化剂的ECSA(51．3m·g-I)．XPS测试表明，自制催化剂表面的Pt主要以零价形式存在．而XRD结果显示，自制催化剂中Pt(1

3、11)峰最强，Pt主要为面心立方晶格．Pt／Co-PPy-C具有与Pt／C(JM))fH同的半波电位：在0．9V下，Pt，CoPPy．C的比活性(1．21mA·cm)高于商用催化剂的比活性(1．04mA·cm)，表现出更好的ORR催化活性．动力学性能测试表明催化剂的ORR反应以四电子路线进行．CV测试1000圈后，Pt／Co—PPy-C和Pt／C(JM)的ECSA分别衰减了13．0％和24．0％，可见自制催化剂的耐久性高于商用Pt／C(JM)，在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域有一定的应用前景．关键词：质子交换膜燃料电池，催化剂，钴-聚吡咯一碳，氧还原反

4、应，微波化学还原中图分类号：0646；0643PreparationandCharacterizationOfPtCatalystsSupportedonCobalt--Polypyrrole--CarbonforFuelCellsFANRen．Jie’一LlNRui’·一HUANGZhen’-ZHAOTian—Tian’一MAJian．Xin’，(CleanEnergyAutomotiveEngineeringCenter,Ton~iUniversity,Shanghai201804，PR．China；SchoolofAutomotiveStudies,T

5、ongfiUniversity,Shanghai201804,尸R．China、Abstract：Pt／cobalt-polypyrrole—carbon(Co—PPy-C)-supportedcatalystsweresuccessfullypreparedbypulse—microwaveassistedchemicalreduction．TI_ansmissionelectronmicroscopy(TEM)，X．rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，andX—raydifractionfXRD)techniqueswer

6、eusedtocharacterizethecatalystmicrOstructureandmorphology．Theelectrocatalyticperformance．kineticcharacteristicsoftheoxygenreductionreaction(ORR)，anddurabilityofthecatalystsweremeasuredbycyclicvoltammetry(CV)andlinearsweepvoltammetry(LSV)techniques．1twasfoundthattheparticlesizeofPt／

7、Co．PPy．Cwasabout1．8nm，whichwassmallerthanthatofcommercialPtJC(JM)catalysts(2．5nm)．ThemetaIparticleswerewell—dispersedonthecarbonsupport．Theelectrochemicalspecificarea(ECSA)OfPt，Co．PPy—C(75．1m·g。‘)wasmuchhigherthanthatofPtJC(JM)(51．3mg)．TheresultsofXPSshowedthatmostofthePtinthecatal

8、ystswasinthePt(0)state，and