周钦:DMFC阳极CeO2载Pt催化剂的制备及电催化性能研究论文

周钦:DMFC阳极CeO2载Pt催化剂的制备及电催化性能研究论文

本文主要研究内容

作者周钦(2019)在《DMFC阳极CeO2载Pt催化剂的制备及电催化性能研究》一文中研究指出:随着石化资源的短缺以及环境污染的加剧,为维持人类社会的可持续发展,对新能源的开发和利用已在进行中。作为新能源——氢能的电转化设备之一,直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)因众多优点而被认为在便携式电子设备和电动汽车等领域具有良好的应用前景。但DMFC阳极负载型Pt催化剂最为常用的的碳载体,因其在极端环境下易被氧化腐蚀而导致的催化剂活性组分流失和催化效率下降是阻止其商业进程的原因之一。在众多的非碳载体中,金属氧化物载体因其在氧化环境中拥有比碳载体更高的稳定性以及与活性组分间的强相互作用,从而有效地改善了催化剂的活性和稳定性。但金属氧化物存在着导电性差等缺点,限制了其在DMFC中的应用。本文以CeO2为基础对其进行掺碳、掺氮和复合以获得不同的载体,然后通过改性后的载体来增强载体与Pt活性组分之间的相互作用以及改善载体的导电性等性质,以提高负载型Pt催化剂的性能。具体研究内容如下:首先,以酚醛树脂和Vulcan XC-72分别为碳源,制备出了CeO2-C复合载体,然后采用微波多元醇还原法将Pt负载其上而获得了Pt/CeO2-C催化剂。该催化剂利用了CeO2的稳定性和储氧能力以及碳的导电能力,并通过载体与Pt之间相互作用(电子效应)较好的改善了Pt催化剂的性能。测试结果显示,相比CeO2载体,使用了CeO2-C载体的Pt/CeO2-C催化剂颗粒不仅粒径分布更均匀、颗粒更小,并且还具有更多大的电化学活性表面积(Ectrochemical Active Surface Area,ECSA);同时,Pt/CeO2-C较Pt/CeO2催化剂还还表现出对甲醇氧化更好的活性和抗中毒性能;其次,以三聚氰胺为碳源和氮源,通过原位碳化氮化的方法制备出CeO2-C-N载体,并通过微波多元醇还原法制备了Pt/CeO2-C-N催化剂,并对其进行了形貌和性能考查。测试结果显示,CeO2-C-N载体有利于传质的孔隙结构以及载体中C和N对Pt的锚定效应,使得相比CeO2载体,Pt在CeO2-C-N载体上的粒径更小、分布更均匀,同时也使得Pt/CeO2-C-N催化剂具有更大的ECSA,除此之外,双功能机理和电子效应也是Pt/CeO2-C-N催化剂性能提高的原因之;最后,为结合WC在载体使用中的优势,将WC掺入到CeO2中而获得CeO2-WC复合载体。测试结果显示,相比Pt/CeO2和Pt/WC催化剂,Pt/CeO2-WC催化剂颗粒大小均匀且具有更大的ECSA,是Pt/WC催化剂的1.5倍,且表现出更好的对甲醇氧化的催化活性。除WC较高的稳定性和导电性对催化剂性能的提升外,WC的类Pt性质所产生的含氧物种以及复合载体的氢溢流效应(CeO2-WC能更好的促进甲醇氧化脱氢过程中Pt表面上氢的脱附,提高氢脱附的速率,从而获得更多Pt的活性位点)也是提高Pt催化性能的原因。

Abstract

sui zhao dan hua zi yuan de duan que yi ji huan jing wu ran de jia ju ,wei wei chi ren lei she hui de ke chi xu fa zhan ,dui xin neng yuan de kai fa he li yong yi zai jin hang zhong 。zuo wei xin neng yuan ——qing neng de dian zhuai hua she bei zhi yi ,zhi jie jia chun ran liao dian chi (Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)yin zhong duo you dian er bei ren wei zai bian xie shi dian zi she bei he dian dong qi che deng ling yu ju you liang hao de ying yong qian jing 。dan DMFCyang ji fu zai xing Ptcui hua ji zui wei chang yong de de tan zai ti ,yin ji zai ji duan huan jing xia yi bei yang hua fu shi er dao zhi de cui hua ji huo xing zu fen liu shi he cui hua xiao lv xia jiang shi zu zhi ji shang ye jin cheng de yuan yin zhi yi 。zai zhong duo de fei tan zai ti zhong ,jin shu yang hua wu zai ti yin ji zai yang hua huan jing zhong yong you bi tan zai ti geng gao de wen ding xing yi ji yu huo xing zu fen jian de jiang xiang hu zuo yong ,cong er you xiao de gai shan le cui hua ji de huo xing he wen ding xing 。dan jin shu yang hua wu cun zai zhao dao dian xing cha deng que dian ,xian zhi le ji zai DMFCzhong de ying yong 。ben wen yi CeO2wei ji chu dui ji jin hang can tan 、can dan he fu ge yi huo de bu tong de zai ti ,ran hou tong guo gai xing hou de zai ti lai zeng jiang zai ti yu Pthuo xing zu fen zhi jian de xiang hu zuo yong yi ji gai shan zai ti de dao dian xing deng xing zhi ,yi di gao fu zai xing Ptcui hua ji de xing neng 。ju ti yan jiu nei rong ru xia :shou xian ,yi fen quan shu zhi he Vulcan XC-72fen bie wei tan yuan ,zhi bei chu le CeO2-Cfu ge zai ti ,ran hou cai yong wei bo duo yuan chun hai yuan fa jiang Ptfu zai ji shang er huo de le Pt/CeO2-Ccui hua ji 。gai cui hua ji li yong le CeO2de wen ding xing he chu yang neng li yi ji tan de dao dian neng li ,bing tong guo zai ti yu Ptzhi jian xiang hu zuo yong (dian zi xiao ying )jiao hao de gai shan le Ptcui hua ji de xing neng 。ce shi jie guo xian shi ,xiang bi CeO2zai ti ,shi yong le CeO2-Czai ti de Pt/CeO2-Ccui hua ji ke li bu jin li jing fen bu geng jun yun 、ke li geng xiao ,bing ju hai ju you geng duo da de dian hua xue huo xing biao mian ji (Ectrochemical Active Surface Area,ECSA);tong shi ,Pt/CeO2-Cjiao Pt/CeO2cui hua ji hai hai biao xian chu dui jia chun yang hua geng hao de huo xing he kang zhong du xing neng ;ji ci ,yi san ju qing an wei tan yuan he dan yuan ,tong guo yuan wei tan hua dan hua de fang fa zhi bei chu CeO2-C-Nzai ti ,bing tong guo wei bo duo yuan chun hai yuan fa zhi bei le Pt/CeO2-C-Ncui hua ji ,bing dui ji jin hang le xing mao he xing neng kao cha 。ce shi jie guo xian shi ,CeO2-C-Nzai ti you li yu chuan zhi de kong xi jie gou yi ji zai ti zhong Che Ndui Ptde mao ding xiao ying ,shi de xiang bi CeO2zai ti ,Ptzai CeO2-C-Nzai ti shang de li jing geng xiao 、fen bu geng jun yun ,tong shi ye shi de Pt/CeO2-C-Ncui hua ji ju you geng da de ECSA,chu ci zhi wai ,shuang gong neng ji li he dian zi xiao ying ye shi Pt/CeO2-C-Ncui hua ji xing neng di gao de yuan yin zhi ;zui hou ,wei jie ge WCzai zai ti shi yong zhong de you shi ,jiang WCcan ru dao CeO2zhong er huo de CeO2-WCfu ge zai ti 。ce shi jie guo xian shi ,xiang bi Pt/CeO2he Pt/WCcui hua ji ,Pt/CeO2-WCcui hua ji ke li da xiao jun yun ju ju you geng da de ECSA,shi Pt/WCcui hua ji de 1.5bei ,ju biao xian chu geng hao de dui jia chun yang hua de cui hua huo xing 。chu WCjiao gao de wen ding xing he dao dian xing dui cui hua ji xing neng de di sheng wai ,WCde lei Ptxing zhi suo chan sheng de han yang wu chong yi ji fu ge zai ti de qing yi liu xiao ying (CeO2-WCneng geng hao de cu jin jia chun yang hua tuo qing guo cheng zhong Ptbiao mian shang qing de tuo fu ,di gao qing tuo fu de su lv ,cong er huo de geng duo Ptde huo xing wei dian )ye shi di gao Ptcui hua xing neng de yuan yin 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自重庆理工大学的周钦,发表于刊物重庆理工大学2019-07-16论文,是一篇关于掺杂论文,复合载体论文,甲醇氧化论文,电催化剂论文,重庆理工大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自重庆理工大学2019-07-16论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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