【摘 要】
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时下,传统能源的过度采伐与污染化滥用正以可见化的形式影响着全球生态与环境。发展新型的能源转化技术已是当下意义深远的任务。其中,燃料电池阴极端缓慢动力学氧还原反应（ORR）,以及CO在催化剂表面的强吸附毒化阻碍着整体工作效率的提高,因此设计新型高效,并具有长时间抗CO毒化性的电催化剂成为了热门的研究课题。目前商用氧还原催化剂为Pt/C颗粒,但纯铂颗粒在实际使用过程中面临两个无法避免的短板。一是其在使
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时下,传统能源的过度采伐与污染化滥用正以可见化的形式影响着全球生态与环境。发展新型的能源转化技术已是当下意义深远的任务。其中,燃料电池阴极端缓慢动力学氧还原反应（ORR）,以及CO在催化剂表面的强吸附毒化阻碍着整体工作效率的提高,因此设计新型高效,并具有长时间抗CO毒化性的电催化剂成为了热门的研究课题。目前商用氧还原催化剂为Pt/C颗粒,但纯铂颗粒在实际使用过程中面临两个无法避免的短板。一是其在使用过程中易被羟基等小分子强吸附或CO毒化吸附,二是其使用过程中颗粒易团聚而不具备长期稳定性。因此为了解决以上两个实际问题,本课题设计向纯铂晶格中引入第二种过渡型金属Co,以协同Pt解离氧还原中间产物或CO小分子,实现高效催化反应。同时,本课题设计了一种一维结构稳定的纳米线合金催化剂,以减少电催化过程中催化剂的熟化、聚集和脱落。为了达到精准合成材料,且最大程度地使用铂的目的,本课题使用了多孔氧化铝模板（AAO）进行恒电位沉积制备。以六水氯铂酸为铂源,七水硫酸钴为钴源,通过在一定浓度的溶液中调控沉积电位,探索合金比例规律,并在-0.4 V（vs.SCE）条件下合成Pt3Co-Green一维合金纳米线。随后,合金纳米线在真空环境下进行高温退火,分别在400℃和650℃转变为无序Pt3Co-Disorder和有序Pt3Co-Order纳米线,并通过结构表征证明其已实现有序化转变。通过磷酸和铬酸混合液的溶解,合金纳米线从AAO中释放,并被用于测试电催化氧还原反应和抗CO毒化反应。正如预期,与无序Pt3Co纳米线和商业Pt/C颗粒相比,有序Pt3Co纳米线表现出更大的半波电位和质量活性,证实了有序Pt3Co纳米线在元素分布和晶格结构上的优势。此外,有序和无序Pt3Co纳米线在经过5000次耐久性循环测试后,仍然比Pt/C颗粒具有更强的活性。在抗CO毒化测试中,有序Pt3Co纳米线由于结构稳定表现出长期较好的CO的解离能力,在毒化实验前后氧还原性能的损失最小。由此可以看出,有序Pt3Co纳米线作为一种可接受的,具有潜在商业价值的催化材料,成为未来燃料电池催化剂的备选材料。
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