直接乙醇燃料电池阳极催化剂的制备及其性能研究.pdf

《直接乙醇燃料电池阳极催化剂的制备及其性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、PreparationandPerformanceofAnodeElectrocatalystsforDirectEthanolFuelCellADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofXiamenUniversityfortheDegreeofMasterofScienceByRaoLUThisworkwascarriedoutunderthesupervisionofProf．Yan—XiaJiangProf．Shi-GangSunAtDepart

2、mentofChemistry，XiamenUniversityMay，2014厦f]大学学位论文原创性声日月f雠料本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体己经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为(孙世刚教授)课题(组)的研究成果，获得(孙世刚教授)课题(组)经费或实验室的资助，在(SSG405)实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有

3、此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人(签名)：桃1侬刎4年乡月易日厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审

4、查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。(√)2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“、／’’或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：／饯张∞lf}年岁月沈曰厦门大学硕士论文摘要直接乙醇燃料电池由于其燃料乙醇是可再生的生物燃料，无毒、生产和存储简单且来源广泛，理论能量密度高(8．1kWh／kg)，渗透率低，符合绿色

5、化学要求。直接乙醇燃料电池作为典型的可再生绿色环保型能源装置，近年来备受研究者的关注。但直接乙醇燃料电池能量转化效率的关键是催化剂，而目前用乙醇作为燃料最主要的问题是催化剂对乙醇的电催化氧化活性较低，且C．C键较难断裂，以至于乙醇经过12电子转移实现完全氧化生成二氧化碳的过程不易进行，使得乙醇氧化主要是经过4电子转移氧化生成乙酸，大大降低了燃料的利用效率。因此，实现直接乙醇燃料电池商业化必须开发高活性低成本的催化剂。本论文主要从提高贵金属铂的活性，充分发挥铂和其他金属间(PHSn、Im)的协同作

6、用，改善催化剂表面特性以及优化二元催化剂PtRh／C组成等几方面进行考虑，制备出有利于乙醇电氧化的高性能催化剂。主要研究内容和结论包括以下两个部分：(1)采用循环伏安电沉积方法制备了Sn修饰的铂纳米立方体，并用于乙醇的电催化氧化研究。结合传统的电化学方法和原位电化学红外光谱研究了Sn的作用机理。Sn修饰铂纳米立方体后可以显著降低乙醇氧化的起始电位，当Sn的覆盖度(0sn)约为0．9时，乙醇氧化的起始电位提前300mV。红外光谱结果表明随着夙n增加，C02生成量先增大后减小，当覆盖度为0．38时，

7、C02生成量最大。修饰Sn后，在很低电位下．O．05V就可以观察到乙酸的生成，乙酸生成量随着夙n增加而增加，Sn极大促进了乙酸的生成，有利于乙醇的直接氧化途径，但对C．C键断裂促进作用不大。(2)采用乙二醇还原法，以四甲基溴化铵为形貌控制剂直接在石墨烯载体上合成不同比例的PtRh纳米立方体(PtxRhy／GN)。合成过程中没有加入难以洗涤除去的PVP，后续无须复杂的清洗过程，可以直接用于电催化过程，并且可以避免洗涤过程中粒子的团聚。立方体纳米粒子直接负载分散在碳载体上，与先合成纳米粒子再与碳载体

8、机械混合相比，过程简单同时可增强碳载体与纳米粒子之间的相互作用力，从而促进催化剂的活性和稳定性。除了Br-，石墨烯也T厦f-l；k学硕士论文直接乙醇燃料电池阳极催化剂的制备及其性能研究是合成立方体形貌的关键因素，并且其维持了催化剂的高分散性。采用XRD、SEM和TEM表征了催化剂的结构和形貌，结果表明催化剂是由均匀的PtRh合金纳米立方体组成。随着Rh含量的增加，粒径逐渐减小。运用传统的电化学方法(循环伏安和电位阶跃法)研究了PtxRhy／GN对乙醇氧化的电催化性能，结果表明任意比例的PtxRh