论文部分内容阅读
随着能源危机的全球化和环境污染的日益严重,新清洁能源的开发具有重要意义,特别是对中国而言。直接甲醇燃料电池(DMFC)作为有前途的环保新能源发电系统,具有燃料可再生,成本低廉,能量密度高,便携等优点,受到越来越多人的关注。尽管其研究已相对成熟且在近年来取得了很大的成就,但其阴极催化剂仍存在造价高,稳定性差,甲醇易渗透等问题。针对这一问题,寻求一种成本低廉、活性高且甲醇耐受性强的催化剂迫在眉睫。由于Pt的不可替代性,本文制备了两种不同的具有较强甲醇耐受性和ORR助催化活性的Pt基阴极催化剂载体。并采用X射线衍射仪(XRD),透射电子显微镜(TEM)等考察了所制备载体及催化剂材料的物理和化学表征,同时使用循环伏安法(CV),旋转圆盘电极(RDE)等电化学测试研究了其ORR电化学性能。本文通过溶液自组装和高温碳化的方法,以硒粉(硒源),钨酸铵(钨源),柠檬酸(碳源)为原料成功制备了具有多孔结构的WSe2/C复合材料,并用作ORR Pt基催化剂载体/助催化剂。通过改变不同的碳化温度,调节WSe2/C的结构与催化活性之间的关系。测试发现,Pt-WSe2/C-800(碳化温度为800 oC)具有最高的电化学活性(面积比活性4.57 mA·cm-2),甲醇耐受性和稳定性,并高于商业Pt/C(面积比活性2.69 mA·cm-2)。Pt,WSe2颗粒和高比表面多孔结构的碳骨架之间的紧密连接可有效改善Pt活性位点的暴露,促进氧气分子的快速吸附、活化和还原,从而提高其ORR电化学活性。除此之外,以硒粉(硒源),钼酸铵(钼源),柚子皮(碳源),三聚氰胺(氮源/补充碳源)为原料通过同样的方法制备了MoSe2/BC和经过氮掺杂改进的N-MoSe2/BC复合材料,并用作ORR Pt基催化剂载体/助催化剂。测试结果表明,Pt-N-MoSe2/BC展现出高活性(面积比活性14.83 mA·cm-2),较优选择性(4e-途径),卓越甲醇耐受性和稳定性,优于Pt-MoSe2/BC,Pt-WSe2/C和商业Pt/C。Pt,N-物种和MoSe2/多孔碳之间的协同作用显著改善了Pt(111)面上活性位点的暴露,从而增强了电荷转移效率和ORR活性。与此同时,镶嵌在碳骨架上的N物种和暴露的(N)-MoSe2边缘位点能有效抵挡甲醇的渗透。