CoMoNTiN催化剂的制备及其氧还原性能研究-广州大学学报(自然.PDF

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CoMoNTiN催化剂的制备及其氧还原性能研究-广州大学学报(自然

第15卷 第3期 广州大学学报(自然科学版) Vol.15 No.3  2016年 6月  JournalofGuangzhouUniversity(NaturalScienceEdition) Jun. 2016 文章编号:16714229(2016)03003405 CoMoN/TiN催化剂的制备及其氧还原性能研究 陈胜洲,范淑慧,黄秋婵,邹汉波,左建良 (广州大学 化学化工学院,广东 广州 510006) 摘 要:以改进的溶胶凝胶法将Co、Mo混合氧化物负载在纳米氮化钛上,经程序升温氨还原得到催化剂 Co MoN/TiN,并使用XRD、EDS、CV、RDE等方法对催化剂的结构及氧还原性能进行测试.结果显示,热处理温度 为650℃时制得的催化剂CoMoN650的氧还原催化活性最好,其氧还原起始电位为0372V(vs.SCE),在转 -2 速为2000rpm时极化电流密度达221mA·cm ,并得到了该催化剂上氧还原反应的转移电子数为26,说明 CoMoN650催化的氧还原反应主要按二电子路径进行. 关键词:氮化钛载体;非贵金属;氧还原催化剂 中图分类号:TM9114   文献标志码:A   质子交换膜燃料电池具有能量转换率高、绿色环 铂,而关于非贵金属的研究未见报道. 保、快速启动等优点,可实现二氧化碳、一氧化氮等气体 因此,本文中首次采用纳米氮化钛作为载体,负载 的零排放,是环境友好的高效清洁能源.目前,碳载铂基 钴钼氮化物作为酸性介质中的氧还原催化剂.一方面, 催化剂被认为是最高效的氧还原催化剂,但其高昂的价 纳米氮化钛的电化学稳定性与氮化钛纳米纤维相当,另 格及产量的缺乏,加之碳载体在长时间的使用中稳定性 一方面,纳米氮化钛的制作工艺成熟且质量稳定,已实 的不足,使得碳载铂基催化剂的商业化进程一直受 现了工业化的大规模生产.而氮化钛纳米纤维以钛酸异 阻[1-5].为了寻找活性高、稳定性好并且价格低的氧还 丙酯为原料,经一系列复杂的处理过程后才能得到,增 原催化剂,许多科研工作者开展了大量的研究工作. 加了制备的难度和周期.因此,在载体性能相当的前提 其中,碳载过渡金属氮化物(MNC)是长期以来研 下,为了精简过程,本文通过改进的溶胶凝胶法,将钴钼 究的热点,也是被认为最具前景的非贵金属氧还原催化 混合氧化物直接负载在纳米氮化钛上,进而通过程序升 剂[6-9].WU课题组成功制备出了一系列的介孔 CNCo 温氨还原的方法得到目标催化剂. [7] 和CNFe催化剂 ,这些催化剂均具有良好的氧还原活 性(半波电势达079V),以及高选择性(电子转移数目 1 实验部分 大于395),同时在酸性介质中的电化学稳定性非常好. 近年来,具有良好抗氧化性、耐腐蚀性和导电性的 1.1 试剂与仪器 氮化钛备受关注,越来越多的研究用其来代替碳黑作为 硝酸钴(Co(NO) ·6HO,天津市大茂化学试 3 2 2 质子交换膜燃料电池催化剂的载体,并取得了较好的效 剂),仲钼酸铵((NH)MoO ·4HO,天津市大茂化 4 6 7 24 2 [10-12] [12] 果 .KIM等 以氮化钛纳米纤维为载体,负载贵 学试剂)纳米氮化钛(20nm,Aldrich化学公司),氨水 金属铂,所得的催化剂在01M高氯酸溶液中的电化学 (25%,

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