Pt-MSiC_(-etched)催化剂的制备及其在醇类燃料电池中的应用研究.pdf

Pt-MSiC_(-etched)催化剂的制备及其在醇类燃料电池中的应用研究 【摘要】：以石墨为载体的铂催化剂可作为一种有效的燃料电池阳极 催化剂。但是石墨易被氧化进而坍塌 ,最终导致催化剂失活。而阳极 燃料电池不可避免的含有少量 CO 而导致铂中毒。 这些都使得以石墨 为载体的铂催化剂商业化应用受到很大的限制。 由于受到碳化硅比表 面积的限制 ,其作为燃料电池阳极催化剂载体的报道是很有限的。但 基于碳化硅的稳定性、导电性、热传导性 ,以及 PtRu 的抗 CO 中毒 性 ,PtRh对乙醇氧化催化活性等 ,都表明对碳化硅担载的铂基双金属催 化剂的研究具有深远的意义及广阔的应用前景。 本论文首先研究了刻 蚀过程对碳化硅比表面积的影响 ,并以刻蚀碳化硅为载体通过化学还 原法制备了一系列 Pt/SiC 催化剂 ,以甲醇为探针 ,研究了不同刻蚀法对 Pt 沉积量的影响 ,考察了刻蚀碳化硅担载的 Pt 催化剂对甲醇氧化的催 化活性 ,研究表明 HF+HNO3 刻蚀法担载的 Pt 催化剂催化活性最好； 然后以 HF+HNO3 刻蚀法得到的 SiC 为载体 ,通过化学还原法制备了 一系列 PtRu、PtRh 双金属催化剂 ,采用循环伏安法研究了不同焙烧温 度、不同沉积方式以及不同原子比等对 PtRu、PtRh 双金属催化剂沉 积结构、表面组成的影响 ,考察了甲醇或乙醇在双金属催化剂表面的 催化活性以及催化活性与其表面结构、组成的关系 ,研究表明金属的 原子配比、 焙烧温度以及沉积方式都会影响催化剂的电催化活性。 本 论文共分为五章 ,分章节介绍如下：第一章绪论详细介绍了燃料电池 阳极催化剂和载体的研究进展以及本论文选题意义和主要研究内容。 第二章阐述了不同刻蚀过程对碳化硅比表面积的影响 ,并以刻蚀碳化 硅为载体通过化学还原法制备了一系列 Pt/SiC 催化剂 ,以甲醇为探针 , 研究了不同刻蚀法对 Pt 沉积量的影响 ,考察了刻蚀碳化硅担载的 Pt 催 化剂在甲醇中的电氧化催化活性。 结果表明 HF+HNO3 刻蚀法提高了 SiC 比表面积 ,SiC 的比表面由原来的 11m2/g增加到了 140m2/g。用这 一刻蚀方法制得 SiC 作为载体得到的 Pt/SiC催化剂对甲醇氧化的催化 活性也很好 ,最高氧化峰电流密度约为 430mA/cm-2 。第三章采用 HF+HNO3 酸腐蚀法制得了高比表面积的 SiC,并以刻蚀的碳化硅为载 体 ,研究了 Pt、Ru 含量、焙烧温度对 PtRu/SiC 催化剂中 PtRu 的沉积 结构 ,表面原子组成以及对催化剂催化性能的影响。利用 X 射线衍射 (XRD) 、透射电镜 (TEM) 等技术对 PtRu 催化剂的合金形成情况、 微观 结构等进行了研究 ,并以甲醇为探针 ,研究了制得 PtRu 催化剂的催化 活性。结果表明 Pt2Rul/SiC 催化剂对甲醇的氧化催化活性最好。