杂多酸改性ptruc催化剂的结构与性能研究

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1、杂多酸改性PtRu/C催化剂的结构与性能研究魏旭芳，陈维民*，张宇（沈阳理工大学环境与化学工程学院，辽宁沈阳110159)摘要：采用金属粒子在载体上的不同负载顺序制备了甲醇电氧化PtRuPMo12/C催化剂。TEM测试结果显示，PMo12能吸附在PtRu表面并在载体表面均匀分布。循环伏安测试表明，与PtRu/C催化剂相比，PtRu/C-PMo12催化剂具有更高的活性和更负的起始氧化电位。计时电流曲线表明，PtRu/C-PMo12催化剂活性衰减较慢，具有较高的抗CO中毒能力。XPS结果表明，在PtRu/C-PMo12催化剂中，Pt主要以零价态存在。关键词：阳极催化剂；磷钼酸；活性；稳定性中

2、图分类号：TM911.4文献标识码：AStudyofstructuresandactivitiesofPtRu/CcatalystsmodifiedbyheteropolyacidWEIXu-fang,CHENWei-min,ZHANGYu(ShenyangLigongUniversity,Shenyang110159,China)Abstract:ThePtRuPMo/Ccatalystswerepreparedbypotassiumborohydridereductionmethod,PtRunanoparticlesandPMo12weredepositontothecarbons

3、upportindifferentsequences.TEMtestshowedthatPMo12canformaSelf-assembledmonolayeronthePtRuandthecarbonsupport.CyclicvoltammetrytestshowedthatPtRu/C-PMo12catalysthasahighactivityandalowonsetoxidationpotential.ChronoamperometrytestshowedthatthePtRu/C-PMo12hasahighelectrochemicalstabilityandagoodCOto

4、lerance.XPSanalysisshowedthatPtexistsmainlyintheformofmetalinPtRu/C-PMo12catalyst.Keywords:anodecatalyst;phosphomolybdicacid;activity;stability直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量转化效率高；质量轻、体积小、容易操作、燃料来源丰富等优点，是燃料电池未来的发展方向[1-2]。PtRu二元合金催化剂作为目前研究最多、应用最广泛的催化剂体系，但仍存在活性较低、甲醇氧化中间产物易使催化剂中毒等问题[3-4]。因此，在PtRu二元合金催化剂体系的基础上添加其

5、他金属，来提高催化剂的活性和利用率，是直接甲醇燃料电池阳极催化剂研究和开发的热点。杂多酸既具有像沸石一样的笼状结构和极强的导质子能力，又具有强酸性和氧化还原的双重功能，是许多化学反应理想的催化材料[5-6]。磷钼酸是一种Keggin结构的杂多酸，具有较强的酸性和稳定性，可作为甲醇脱氢反应的助催化剂[7-8]。Wang[9]等认为钼酸盐能促进甲醇在Pt电极上的催化氧化，并且Mo的助催化作用来自于Mo（Ⅲ）和Mo（Ⅵ）之间的转变。磷钼酸的大阴离子之间有一定的空隙，甲醇分子能自由进出，在磷钼酸表面发生的反应能够很快扩散到结构体相各部分，催化剂的活性表面得到增加，因此，磷钼酸具有比一般催化剂更高

6、的活性[5]。本文通过KBH4还原法，在PtRu/C催化剂的基础上添加磷钼酸。通过改变金属粒子和磷钼酸在碳载体上的沉积顺序制备了不同结构的PtRuPMo12/C催化剂，并考察其对甲醇电化学氧化反应的催化作用。1.实验部分1.1催化剂的制备（1）称取70mgXC-72活性碳（美国Cabot公司），加入去离子水和异丙醇（分析纯，沈阳市试剂一厂）制成碳浆放入三口瓶中。缓慢滴加氯铂酸（H2PtCl6·6H2O，分析纯，国药集团）和三氯化钌(RuCl3，分析纯，国药集团)水溶液，搅拌分散2小时。加入NaOH（分析纯，北京化工厂）溶液调节PH至10-12，升温至80OC，缓慢滴加10倍金属离子的KB

7、H4（分析纯，天津市化学试剂研究所）溶液进行还原3小时。加入HCl（分析纯，北京化工厂）溶液，调节PH为1-2，继续搅拌3小时。用大量的去离子水抽滤至无Cl-，真空干燥，标记为PtRu/C。（2）先把H2PtCl6和RuCl3水溶液还原沉积在载体上，再加入磷钼酸（分析纯，国药集团）水溶液还原沉积，标记为PtRu/C-PMo12。（3）先把磷钼酸沉积在载体上，再加入H2PtCl6和RuCl3水溶液还原沉积，标记为PMo12/C-PtR