【摘 要】
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近年来,科研人员一直在寻找有效的替代能源来满足日益增长的能源消耗和解决日趋恶化的环境问题。氢/醇燃料电池由于具有环境友好性和可持续性而受到了广泛的关注。众所周知,
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近年来,科研人员一直在寻找有效的替代能源来满足日益增长的能源消耗和解决日趋恶化的环境问题。氢/醇燃料电池由于具有环境友好性和可持续性而受到了广泛的关注。众所周知,具有高度催化活性和稳定性的催化材料会对燃料电池的催化反应起关键作用。而Pt具有优异的催化活性,但其高成本限制了铂基催化剂的发展。所以,本论文以合成具有低载量和高催化活性的Pt基催化剂作为研究目的,通过一系列的探究合成了x%Pt?Naf?CV和Ptx?PVA催化材料,并将其应用于氢气析出反应以及醇氧化反应。在Nafion的辅助下通过连续电位循环法合成出x%Pt?Naf?CV电催化材料。通过调节Nafion与氯铂酸溶液之间的不同比例,实现了对催化剂中Pt含量和尺寸的控制。电化学测试结果表明,0.8%Pt?Naf?CV催化剂具有最佳的析氢性能,其在10 m A cm?2的电流密度下的过电位仅为34 m V,同时显示出优异的HER稳定性和耐久性。该电催化剂优异的性能主要由于Pt和Nafion中的磺酸根基团之间的协同作用致使合成的Pt纳米粒子具有较小的尺寸以及均匀的分散,暴露出大量活性位点,同时也降低了Pt的用量,使其单位面积负载量仅为0.0048 mg cm?2。采用一步水热法,通过调节PVA和氯铂酸的浓度制备出Ptx?PVA催化剂。电化学测试结果表明Pt1.88?PVA具有最优异的电催化析氢性能,其在10 m A cm?2的电流密度下的过电位仅为34 m V。同时对Ptx?PVA催化剂进行醇氧化测试,结果表明Pt0.19?PVA催化剂表现出最佳的甲醇氧化(413.72 A gPt?1),乙醇氧化(221.77A gPt?1)质量活性和最强的抗CO中毒性能。Ptx?PVA催化剂优异的HER和醇氧化性能主要是归因于PVA中大量的?OH与Pt Cl62?和金属Pt之间的协同效应。而Ptx?PVA催化剂在HER和AOR中出现了不同的最优性能样品也表明了Pt的含量对电催化结果有重要影响。
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