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1、第17卷第5期化 学 进 展Vol.17No.52005年9月PROGRESSINCHEMISTRYSep.,2005低温燃料电池担载型贵金属催化剂1131,23李文震 孙公权 严玉山 辛 勤(11中国科学院大连化学物理研究所直接醇类燃料电池实验室 大连116023;21中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室 大连116023;3.美国加利福尼亚大学河边分校化学与环境工程系 CA92521)摘 要 本文对近年来低温燃料电池用担载型金属纳米催化剂的合成及其电化学性能作了回顾;综述了不同的贵金属及其合金(
2、如Pt,Pt2Ru等)制备方法以及新型碳纳米材料作为催化剂载体的研究进展;对该领域今后的发展作了展望。关键词 燃料电池 催化剂 纳米颗粒 担载型 碳纳米管 载体中图分类号:O643136;TQ426.8文献标识码:A文章编号:10052281X(2005)0520761212SupportedNobleMetalElectrocatalystsinLowTemperatureFuelCells1131,23LiWenzhenSunGongquanYanYushanXinQin(1.DirectAlcoholFue
3、lCellLaboratory,DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China;2.StateKeyLaboratoryofCatalysis,DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China;3.DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineering,Univers
4、ityofCalifornia,Riverside,CA92521,USA)AbstractRecentprogressinsynthesisandelectrochemicalpropertiesofsupportedmixednoblemetalandalloyselectrocatalystsisreviewedforlowtemperaturefuelcells.Thesynthesismethodsfornoblemetalcatalystsaresummarizedandtheapplicationo
5、fnanocarbonmaterialsassupportforelectrocatalystsisalsodiscussed.Perspectivesforthedevelop2mentofelectrocatalystareprovided.Keywordsfuelcells;catalysts;nano2particles;supportedcatalysts;carbonnanotubes;support被认为是最高活性且长寿命的抗CO中毒的氢氧化一、引 言或甲醇氧化的阳极催化剂;PtPC则是被广泛使用的
6、诸多燃料电池技术中,使用质子交换膜的低温氧还原催化剂;第4周期过渡金属M(Fe、Co、Ni、燃料电池,包括以氢气氧气为燃料的氢2氧燃料电池Cr等)与Pt形成合金以提高氧还原活性及降低成[4,8—10](PEMFC)和直接使用液体甲醇为燃料的直接甲醇燃本。无论阳极P阴极催化剂,金属或其合金的料电池(DMFC),工作温度在60—100℃,具有环境分散度(颗粒尺寸)与组成的均匀性都是决定其电催[10—13]友好、无污染、低温起动快的优势,作为汽车及便携化活性的重要因素。近年来,更先进的制备及电子产品的替代电源,近年来备
7、受研究者的关表征技术已被应用于高担载量燃料电池催化剂研[1—6]注。导电载体担载高分散的贵金属Pt及其合金究。在纳米层次控制贵金属合金的粒径与组成的均通常被用作氢气P甲醇氧化或氧气还原的电催化匀性,如采用胶体法、微溶胶法、单分子源前躯体法[4,7][10]剂。Pt2RuPC或Pt2Ru2MPC(M为Mo、W等元素)等合成技术可以有效地达到此目的。值得一提收稿:2004年9月,收修改稿:2005年1月3通讯联系人 e2mail:xinqin@dicp.ac.cn·762·化 学 进 展第17卷[35]的是,采用改进
8、的聚合醇法制备的Pt或PtRu胶体, 尽管有在超临界CO2中或通过金属有机化合担载于炭黑载体上[36],省去了表面活性剂或高分子聚物热解沉积制备的报道,金属前驱体通常溶解在[14—20]合物,操作简单,成本低廉,适合放大生产。水相或有机相中,经化学反应生成固体金属颗粒。另一方面,理想的低温燃料电池催化剂载体应具备在化学还原步骤中,金属原子聚集成核,并长大到良好的电子传导
