论文部分内容阅读
近年来,Pt基双金属或三金属负载催化剂作为燃料电池的阳极催化剂的研究受到广泛关注。特别是PtRu体系,具有抗CO中毒能力最强、催化活性最高的特点,但因Ru的氧化溶出以及穿越隔膜污染阴极等问题而限制了其应用。PtRh体系的稳定性有所提高,但催化活性却比PtRu低。此外,传统的碳载体在工作条件下易氧化、流失,可能导致催化效率低、稳定性不足。为了克服这些缺点,本论文采用两步还原法制备Rh@Pt/C、Ru@Pt/C、RuRh@Pt/C核壳催化剂,通过XRD结合循环伏安法对催化剂进行了表征,并研究了不同Pt壳厚度对甲醇电氧化的活性；以ATO为载体,利用不同的方法制备Pt/(C+ATO)、PtRh/(C+ATO)、Pt/ATO催化剂,通过XRD、SEM、循环伏安法等对催化剂进行结构表征,以乙醇电氧化为探针反应,考察了ATO的加入量和Pt:Rh不同比例对催化剂活性的影响。结果表明,甲醇在RuRh@Pt/C表面上的电氧化活性比Ru@Pt/C、Rh@Pt/C的催化活性高,乙醇在PtRh/(C+ATO)的催化活性比相应的Pt/C、Pt/(C+ATO)的高。本论文共分五章,以下分章节介绍：第一章详细介绍了Pt基阳极催化剂和载体的研究进展,以及本论文的选题和主要研究内容。第二章采用强迫沉积法将Ru、Rh沉积在Ptmesh上得到不同沉积层的Pt-Ru-Rh/Ptmesh薄膜,通过循环伏安法进行表征,并考察了甲醇在其表面上的电氧化活性。结果表明,Pt、Ru、Rh在Pt网上没有形成合金。甲醇在Pt2/RhxRuyPt1/Ptmesh薄膜表面上的氧化活性随Rh含量的增加而下降,随Ru含量的增加是先增大后减小,其中Pt2/Ru2Rh1Pt1/Ptmesh的活性最高,氧化峰电流密度为Ptmesh的2.8倍,氧化峰电位较Ptmesh负移70mV。第三章采用两步还原法制备Rh@Pt/C、Ru@Pt/C、RuRh@Pt/C核壳催化剂,研究核的组分、不同Pt壳厚度对催化剂的活性影响。结果表明,Rh@Pt/C、Ru@Pt/C和RuRh@Pt/C均未形成合金；乙醇在Rh@Pt/C上氧化的起始电位随Pt壳厚度的增大而减小,但对乙醇氧化产物的选择性降低；甲醇在Ru@Pt/C表面上氧化的起始电位随Pt壳厚度的增加也减小,但氧化电流却不断增大；甲醇在RuRh@Pt/C表面上氧化的活性与Pt壳厚度、Ru:Rh比例有关,当Ru:Rh比例为1：2、Pt壳为1.5时,即RulRh2@Ptl.5/C的催化活性最高,甲醇氧化峰电流为Ptl.5/C的2.3倍,氧化峰电位较Ptl.5/C负移60mV,且抗毒化能力也比Ptl.5/C强。第四章以ATO、(C+ATO)为载体,用不同的方法分别制备了Pt/(C+ATO)、PtRh/(C+ATO)、Pt/ATO催化剂,通过XRD、SEM、循环伏安法对其进行表征,以乙醇氧化为探针反应,研究了它们的催化活性。结果表明,ATO的加入量对Pt/C的催化活性影响很大,其中Pt/(Co.7+ATOo.3)活性最高；PtRh/(C+ATO)中Pt和Rh形成很好的合金,且Rh的加入明显提高Pt/(C+ATO)的催化活性,乙醇在Pt0.5Rh0.5/(C+ATO)表面上氧化的活性最高,氧化峰电流为Pt0.5/(C+ATO)的2倍、Pt0.5/C的2.5倍；XRD图和SEM图中没有发现Pt/ATO中的Pt,但在循环伏安图上可以看见Pt的Pt(111)、Pt(110)的氢吸附峰,可能是Pt掺杂在ATO中,甲醇在Pt/ATO上氧化的峰电流为Pt/C的2倍,乙醇氧化的峰电流为Pt/C的1.7倍且对氧化产物的选择性也很好。第五章对本论文进行了总结,并提出本论文中存在的问题及其展望。