Pt／C催化剂的制备及其对甲醇电催化氧化的研究
实验二燃料电池阳极催化剂性能测试
燃料电池阳极催化剂性能测试实验报告系别：班级：姓名：学号：实验2 燃料电池阳极电催化剂性能的测试一、实验目的燃料电池阳极催化剂的合成及其电化学催化性能的表征，此实验过程设计无机合成、物理化学及电化学等学科方向内容，燃料电池是一类连续地将燃料氧化过程的化学能直接转换为电能的电化学电池。
1. 了解碳载铂与铂钌阳极催化剂的制备方法。
2. 了解甲醇燃料电池的工作原理，掌握催化剂电催化性能的测试方法。
二、实验原理1．燃料电池燃料电池(Fuel Cell, 简称FC)发电是继水力、火力和核能发电之后的第四类发电技术。
由于它是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转化为电能的发电装置，从理论上讲，只要连续供给燃料，燃料电池便能连续发电。
但是，与一般电池不同，FC所用的燃料和氧化剂并不是储存在电池内，而是储存在电池外。
在这一点上，与内燃机相似。
因此，FC又被形象地称为“电化学发电机”。
2．甲醇燃料电池（DMFC）的工作原理直接以液态或气态甲醇为燃料的FC称为DMFC，直接甲醇燃料电池是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的一种变种，它直接使用甲醇而勿需预先重整。
甲醇在阳极转换成二氧化碳、质子和电子，如同标准的质子交换膜燃料电池一样，质子透过质子交换膜在阴极与氧反应，电子通过外电路到达阴极，并做功。
其中：阳极反应：CH3OH + H2O → CO2+ 6H+ + 6e－E=0.046V (1)阴极反应：3/2O2+ 6H+ + 6e－→ 3H2O E = 1.23V (2)电池反应：CH3OH + 3/2O2→ CO2+ 2H2O E = 1.18V (3)DMFC在标准状态下的理论电压E o = -ΔG o/nF =1.21V (4)其中，F为法拉第常数，n为反应中包含的电子数。
DMFC在标准状态下的理论能量转换效率η= - ΔG o/ΔH o298 = 0.970 (5)三、阳极催化剂的制备方法1. 浸渍-液相还原法将Pt的可溶性化合物溶解后，与活性炭载体混合，再加入还原剂，如NaBH4、甲醛溶液、柠檬酸钠、甲酸钠、肼等，使Pt还原、沉积到活性炭上，干燥后，得到Pt/C催化剂。
层状金属氢氧化物中铁位点辅助分散铂纳米颗粒用于高效甲醇氧化
01导语P t是一种应用范围广、催化性能优越的催化剂，但在使用过程中你是否有Pt颗粒容易聚集，P t颗粒容易失活的烦恼？这里有一种有效分散P t颗粒，延长Pt催化剂使用时间的方法，大家一起来看下吧！02全文速览课题组报告了锚定在镍铁层状金属氢氧化物（Ni Fe-L DH s）表面的Pt纳米颗粒在碱性介质中高效稳定的甲醇氧化。
利用N i Fe-L D Hs中单原子分散的Fe作为锚定点，将P t纳米颗粒均匀地分散在其表面，充分利用丰富的OH基团，促进了邻近的P t位点上碳质毒物的氧化去除。
基于P t纳米颗粒的高内在甲醇氧化活性，与商业P t/C催化剂相比，基底Ni Fe-LD H s进一步增强了抗污染能力，并在200,000秒的循环测试后保持了稳定性。
这项工作突出了Ni Fe-LD H s在提高甲醇氧化反应的整体效率方面的特长。
03背景介绍直接甲醇燃料电池（D M F Cs）凭借其较高的能量转换率、较宽的工作温度范围、无污染排放、便携性和原材料的安全性，长期以来一直被认为是一种有前途的动力转换工具。
然而，要实现大规模的商业化仍然是一个挑战，主要源于阳极的高过电位，与贵金属电催化剂（例如P t）相关的难以负担的成本，以及阳极操作的低耐久性（碳质物种中毒）。
考虑到高成本和稀缺性，通过减少铂金的尺寸来暴露更多的铂金表面积是实现DM FC s商业化的一个重要和直接的方法，然而，由于纳米颗粒（N P s）的聚集或贵金属的中毒，总是观察到有限的耐久性。
因此，有必要开发和优化具有大表面积、能够锚定和分散P t N P s的理想支撑材料。
近年来，许多材料已被用作负载P t基纳米催化剂的基底材料，包括金属氧化物和纳米碳材料，而迄今只取得了有限的耐久性改进，可能是由于基底材料协助相邻P t位点氧化去除C O 的能力有限，以及P t与基底材料之间相互作用较弱，未能阻止P t在氧化过程中的聚集。
04本文亮点在这项工作中，具有公认的甲醇氧化活性的P t 纳米颗粒和具有优良OH a d s生成能力的Ni Fe-L DH s通过两步合成工艺结合在一起，其中L DH s层中的单原子分散的Fe3+作为Pt前体的锚定点，确保P t的高度分散。
碳载PdPt催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化性能
碳载PdPt催化剂的制备及对甲酸的电催化氧化性能王力威;李旺;涂丹丹;邬冰;高颖【摘要】采用液相还原法制备了碳载PdPt催化剂(PdPt/C),电化学测试结果表明,尽管pd/C催化剂比PdPt/C催化剂对甲酸氧化具有更高的电催化活性,但长时间稳定性实验发现,甲酸在Pd/C催化剂上的氧化电流随时间衰减得很快,而PdPt/C催化剂对甲酸的氧化表现出更好的稳定性,比在Pd/C催化剂上有更高的稳定电流.%Carbon supported Pd catalysts were prepared in simple reduction method.The results showed that the Pd/C catalyst possesses the higher catalytic activity than PdPt/C for formic acid oxidation.However.the stability on PdPt/C is much higher than on Pd/C and the reaction current is also higher on PdPd/C than on Pd/C.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2011(025)002【总页数】3页(P7-9)【关键词】Pd;Pt;纳米催化剂;甲酸;电催化氧化【作者】王力威;李旺;涂丹丹;邬冰;高颖【作者单位】哈尔滨师范大学化学,化工学院,黑龙江,哈尔滨,150025;哈尔滨师范大学化学,化工学院,黑龙江,哈尔滨,150025;哈尔滨师范大学化学,化工学院,黑龙江,哈尔滨,150025;哈尔滨师范大学化学,化工学院,黑龙江,哈尔滨,150025;哈尔滨师范大学化学,化工学院,黑龙江,哈尔滨,150025【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8Abstract:Carbon supported Pd catalysts were prepared in simple reduction method.The results showed that the Pd/C catalyst possesses the higher catalytic activity than PdPt/C for formic acid oxidation.However,the stability on PdPt/C ismuch higher than on Pd/C and the reaction current is also higher on PdPd/C than on Pd/C.Key words:Pd;Pt;nanometer catalysts;formic acid;electrocatalytic oxidation 由于直接甲酸燃料潜在的应用前景，近年来对直接甲酸燃料电池的研究引起人们的关注[1-3]。
炭载Pt—P催化剂对甲醇氧化的电催化性能研究
度高 ， 且 价格 便 宜 、 来 源 丰 富等优 点 而被广 泛研 究 。 研究 发 现 Ｄ ＭＦ Ｃ 阳极 催 化 剂 研 究 最 多 的是 Ｐ ｔ 【 ２ ］ 以及 Ｐ ｔ 基 复合 催 化 剂 ［ ３ 。 ］ 。改 变 制 备 方 法 和 载 体 ， 可
提高 单组 分 Ｐ ｔ 催 化剂 的 活性 ， 但 反 应 生成 的 中间产 物
果表明 Ｐ ｔ － Ｐ ／ Ｃ催 化 剂是 一 类 具 有 潜 在 应 用 前 景 的 直
接 甲醇燃料 电池 阳极催 化 剂 。 关键 词 ： 甲醇 ；Ｐ ｔ — Ｐ ／ Ｃ催 化 剂 ； 电 催化 氧化 ； 直接 甲
醇 燃 料 电 池 中图分 类 号 ： Ｏ６ ４ 文 献标 识码 ： Ａ Ｄ ｏＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ３ ． ２ ０ ． ０ １ ４
杨改秀 等 ： 炭载 Ｐ ｔ — Ｐ催 化 剂 对 甲醇 氧 化 的 电催 化 性 能 研 究
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ０ — ２ ９ ６ ７ — ０ ４
炭载 Ｐ ｔ — Ｐ催 化 剂 对 甲醇 氧化 的 电催 化 性 能研 究
杨 改 秀 ， 孔 晓 英 ， 袁 振 宏 ， 陈冠 益 ， 陆天 虹 。 ，孙 永 明
２ ． ３ ｎ ｍ。此 外 ， 亦 用 多 种 电 化 学 测 试 手 段 测 试 了 Ｐ 的
掺 杂对 甲醇的 电催 化 氧 化性 能 的影 响 ， 测试 结 果表 明 Ｐ ｔ — Ｐ ／ Ｃ催 化 剂不 但 能够 增 强催 化 剂 对 甲醇 催 化 氧化 的活性 ， 而且还 能 够提 高催 化 剂 的稳 定 性 。 该 测 试 结
直接热分解法制备的碳载Pt-Sn催化剂对乙醇氧化的电催化性能
（Ｒ 、 Ｘ Ｄ） 透射电镜（ Ｅ 和 ｘ射线光电子能谱 （ Ｐ ） Ｔ Ｍ） Ｘ Ｓ 等技术 对催化剂 进行 了表征 ，用循环伏安 法和 Ｃ Ｏ溶
出等方法研究 了催化剂对乙醇氧化的电催化性 能．结果表明 ， ｔ ｎ Ｃ催化剂 中的 Ｐ—ｎ粒子具有 Ｐ—ｎ合金 Ｐ— ／ Ｓ ｔ ｓ ｔ ｓ
粒子外壳 和 Ｓ Ｏ ｎ 粒子为核 的核壳结构 ，对乙醇氧化 的电催化性能优于商业化 的碳载 Ｐ（ ｔＣ 催 化剂． ｔＰ／ ）
Ｖｏ ． １３２ ２１ ０ １年 １ ２月
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｃ ＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＮＥＳ ＨＩ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴＩ Ｉ ＥＳ
Ｎｏ １ ． ２
２ ５ ～２ ６ ８６ ８ ０
直 接 热 分解 法 制备 的碳 载 Ｐ－ｎ催 化 剂 ｔ Ｓ 对 乙醇 氧化 的 电催化 性 能
剂上的起始氧化电位一般都在 ０２Ｖ左右¨ ， ．
， 比乙醇在纯 Ｐ 催化剂上氧化的起始电位有较大负 ｔ
移． ｕｔ 研究组 用电沉积技术制备了 Ｐ— 催化剂 ， Ｇｐ ａ ｔｎ ｓ 由于在这种催化剂中含有较多的 ＳＯ ， ｎ 因此对
乙 醇氧化 有较好 的电催化性 能 ， 该方 法无法 实现 大规模 生产 ．本文 以 ＳＯ和 Ｐ（ Ｏ ） 但 ｎ ｔＮ 为前 驱体 ， 用
热分解方法制备 Ｐ．ｎＣ催化剂， ｔ ／ Ｓ 发现催化剂中含有 Ｐ—ｎ ｔ 合金粒子外壳和 Ｓ Ｏ 为核的核壳结构 ， ｓ ｎ 因
此对 乙醇氧 化具 有很好 的电催化性 能 ．此外 ， 种制 备方法 未 引入 ｃ一 制 得 的催 化剂 不需 要洗 涤 ， 这 ｌ， 不 会 引起环境 污染 ．该 制备 方法适 用 于规模化 生产 ， 一种 具有实 用性 的制备 方法 ． 是
不同载量Pt／C催化剂制备及其对甲醇氧化的电催化活性
径 为 ３ ３～ ． ｌ ． ４ ３ｌ ｍ。将获得 的催化剂通 过涂 膜 一热压 法制备成 Ｄ Ｃ膜 电极 ， ＭＦ 研究 了 Ｐ 载量对 甲醇电催化氧 ｔ
化 性 能 的影 响 。结 果 表 明 ， 量 分 数 为 ４ ％ 的 Ｐ／ 质 ０ ｔＣ催 化 剂 对 甲 醇 的 电催 化 氧 化 显 示 出优 异 的 电 催 化 性 能 。
子的粒径大小对 甲醇的电催化氧化有着明显 的影响。因此制备具有高度均一性和良好分散度的炭载 Ｐ ｔ 及 Ｐ 基 金属 催化 剂对 于研究 甲醇 的 电催 化氧 化 具有 重 要 意 义 。通 过有 机溶 胶 法 可 以制 备 具有 高度 均 ｔ 性 和 良好分 散度 的炭 载 Ｐ 及 Ｐ 基 金属 粒子 ［ 。１９ ｔ ｔ ９ １年 ， ｏ ｎ ｍ ｎ Ｉ 首 次报 道 了 以四氢 呋 喃作 Ｂ ｎ ｅ ａ ｎ等 ３ ］
少 在实 际 中应 用 。 ０ １ ， ２ ０ 年 辛勤 等 ］ 上述 方 法进行 了改进 ， 用 调变 多 元醇 体 系提 高反 应 温 度 ， 而 对 利 从 制备 了具有高 度分 散 的纳米级 负 载型 Ｐ 基催化 剂 。已有 研 究发 现 ［ 如 果 能够 降低 扩散 层 的 厚度 ， ｔ Ｉ ， 减 小 甲醇 的传质 阻力 ， 能够 明显提 高催 化剂 的 电催 化 活性 。最 近 ，ｕ～ ｏ ａｋ等 Ｉ 究也 发 现 ， 就 Ｇ Ｇ ｎＰｒ ＿ 研 在载 体表 面金 属粒 子 问的距 离对 甲醇 的 电催 化 氧化性 能 的影 响 比粒 子 大小 的影 响更 为 重要 ， 明在 活性 炭 表
表 面 Ｐ 的载量对 甲醇 的 电催 化性 能具 有 明显 的影 响 。本 文 进 一 步 改 进 了有 机 溶 胶 法 ， 甲 醇作 为溶 ｔ 用
Pd-Pt NCNs 电催化剂的制备及其甲醇氧化性能
第1期原因，DMFC的大规模商业化应用受到限制，因此甲醇氧化电催化剂的选择显得尤为重要。
近年来，具有高催化活性的阳极电催化剂受到了广泛关注[2-3]。
DMFC的阳极电催化剂目前大多以Pt为基础，但Pt会强烈结合反应中的CO中间体而引起催化剂中毒，造成甲醇氧化动力学缓慢且Pt成本较高，自然资源有限[4]。
为克服这些困难，科学家们已经研究了许多具有协同作用的Pt基双金属材料（Pt-M），例如PtAu[5]、PtPd[6]、PtRu[7]等。
在Pt-M催化剂中，Pt与Pd因为晶格匹配度高且具有良好的混溶性而受到特别关注。
此外，Pt-Pd催化剂在高电位下比其他双金属催化剂更稳定[8-9]。
研究表明，富Pd的Pt-Pd NCs催化剂还表现出高CO耐受性。
引入先进的载体，如碳纳米管、碳球、石墨烯片、CeO2、TiO2等，可以极大地改善催化剂的分散性和稳定性[10]。
最近，由于其多孔结构和高表面积，在导电基底如导电聚合物（CP）上分散金属颗粒引起了研究者们的兴趣[11]。
聚合物基质既可用作纳米颗粒的载体，也可用作纳米颗粒的稳定剂，防止颗粒团聚[12]。
聚合物稳定的钯纳米粒子作为电催化剂也引起了人们的广泛关注，Sowal等[13]使用“原位聚合和复合形成方法”合成了聚合物负载的钯纳米颗粒，并证明了其在碱性介质中具有增强的甲醇氧化活性。
本文采用PVA聚合物直接作为绿色还原剂和稳定剂，通过水热还原法制得Pd-Pt纳米颗粒电催化剂，并系统优化了电催化剂的合成过程，探究其甲醇氧化性能。
1实验部分1.1原料和仪器原料：氯化钯、氯铂酸钾、聚乙烯醇、无水甲醇、氢氧化钾、稀盐酸、无水乙醇，均为分析纯，上海国药集团产品；20%商业Pt/C和Nafion溶液，阿拉丁公司产品；高纯氮气，天津市六方氮气厂产品；去离子水，自制。
仪器：JV2002型电子分析天平、聚四氟乙烯反应釜，上海精密科学仪器有限公司产品；D8DISCOVER 型X射线粉末衍射仪（XRD），BRUKER公司产品；H-7650型透射电子显微镜，日本日立公司产品；ECSAKAB型X射线光电子能谱仪（XPS），英国VG Scienctific公司产品；磁力搅拌器、CHI660D型电化学工作站，上海辰华仪器有限公司产品；玻碳电极、饱和甘汞电极、Pt箔对电极，天津艾达有限公司产品；TG18G型离心机，盐城凯特实验仪器有限公司产品。
燃料电池的基本原理
Pt基纳米材料的制备及其在甲醇燃料电池中的应用人类物质文明的飞速发展，导致了对能源的消耗日益增加。
能源是经济发展的基础，没有能源工业的发展就没有现代文明。
为了更有效地利用能源，人们一直在进行着不懈的努力。
历史上利用能源的方式有过多次革命性的突破，从原始的蒸汽机到汽轮机、高压汽轮机、内燃机、燃气轮机，每一次能源利用方式的变革都极大地推进了现代文明的发展。
随着现代文明的发展，人们逐渐认识到传统的能源利用方式有两大弊病。
一是储存于燃料中的化学能必需首先转变成热能后才能被转变成机械能或电能，受卡诺循环及现代材料的限制，在机端所获得的效率只有33-35%，一半以上的能量白白地损失掉了；二是传统的能源利用方式给今天人类的生活环境造成了巨量的废水、废气、废渣、废热和噪声的污染。
多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式。
这就导致了燃料电池发电技术的产生，并使之成为当今研究开发的热点之一[1-5]。
[1] 衣宝廉. 燃料电池——高效环境友好的发电方式. 北京：化学工业出版社, 2000.[2] “Fuel Cell Handbook,5th Edition”, Re port prepared by EG&G Services, Parsons, Inc. and Science Applications International CorPoration under contract no. DE-AM26-99FT40575 for the U.S. Department of Energy, National Energy Technology Laboratory, October 2000.[3] 《燃料电池系统（原文第二版）》, 作者: （英）詹姆斯·拉米尼、安德鲁·迪克斯, 译者: 朱红, 科学出版社, 2006.[4] Coles, L. R.; Chapel, S. W.; lamucci, J. J., “Valuation of modular generation, storage, andtargeted demand-side management”, IEEE Transactions on Energy Conversion, V olume: 10 Issue:1, Mar 1995, Page(s): 182-187.[5]梁有伟, 胡志坚, 陈允平. 分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J]. 电网技术, 2003, 27(12): 71-88.1.2 燃料电池概述燃料电池（Fuel Cell）十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制的学科的有关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点。
直接甲醇燃料电池Pt／C催化剂对甲醇的电催化氧化研究
中 图分 类 号 ： Ｍ９ １４ Ｔ １． 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７ ７４ （０ ８Ｏ —０４ —０ １０ — ５ ５２ ０ ）４ ０ １ ３
Ｅ ｆ ｔ ｆ ｌ ｔｏｈｍｉ ｌ ａｔｒ ｎｔｅＡ ｔ ｉ ｆＰ／ ａａ ｓ ｆ ｃ ｅ ｒｃ ｅ ｃ ｃｏｓｏ ｃｉ ｔ ｏ ｔ ｓｏ ａ ｔｅ ｏ ｒ ｌ ｔ ｃ ｅ ｃｌａｔｒ ｈ ｖ ｇ ｉｃｎｌ ｆ ｔｄｔｅ ｃｖｔ ｆ ｔＣ ｃｔｌ ｔ．Ｔ ｅ ｈ ｓｌ ｗ ｔ ｔ ｈ ｕ ｅ ｒ ｈ ｍｉ ｃ ｓ ａ ｅ ｉｎ ｉ ｔ ａ ｅ ｅ ｔ ｉ ｏ ／ ａ ｓｓ ｈ ｒ ｓｈ ｈ ｆ ｅｃｏ ａｆ ｏ ｓ ｆａ ｙ ｆ ｃ ｈａｉ ｙ Ｐ ａ ｙ ｉｎｒｒｓ ｔ ｃ ｆ ｏｋ ｇｅ ｃｒｄ ａ ｅ ｕｅ ， ｎ ｈ ｅｃ ｏ ａ ｆ ｈ ｌ ｔ ｄ ｎ ｈ ｃ ｖ ｙｏ ｔＣ ｎ ｅ ｅｉ ａ ｅ ｒｉ ｅｔ ｅｗ ｓｒｄ ｃｄ ａ ｄｔｅｒａｔ ｎｒｔ ｏ ｅｅ ｃｒ ｅａ ｄ ｔｅａｔ ｉ ｆ ／ ｓｎ ｏｗ ｎ ｌ ｏ ｉ ｅ ｔ ｅ ｏ ｉｔ Ｐ
温度低 ， 比能量 密度高 ， 甲醇 液体作燃 料 ， 电池 结构 简 单， 安全性好等 特点而在汽车 和便 携式 电子设 备等 领 域 中拥有广 阔的应 用前 景ｎ 。然 而 Ｄ Ｃ仍存 在 两 ］ ＭＦ
Ｌ Ｎ ａ—ｈ ｎ，ＲＯＮＧ ｉ ｅ ｇ Ｉ Ｃ ｉｓ ｕ Ｊ￣ｐ ｎ ，Ｗ／ＮＧ ｏ ｇ ｔｏ Ｍ Ｔ ｎ —ａ ，ＷＡＮＧ ｎ ｄ ｎ Ｘｉ－ｏ ｇ
负电荷化的铂催化剂对甲醇氧化催化的影响
负电荷化的铂催化剂对甲醇氧化催化的影响铂（Pt）是现在广泛应用于电极反应的星形催化剂。
最近，越来越多的实验证明表明，向Pt催化剂注入电子可以改善对反应物（例如CH 3 OH）的表面催化反应性。
然而，下面的分子机制仍不清楚。
在这项工作中，通过进行密度泛函理论计算，我们首次在电子中性和注入一个电子的条件下研究了Pt晶格（Pt13）单层甲醇脱氢。
在中性Pt13上，O位点是比甲基位点更优选的吸附，尽管后者可以动力诱导更容易的键断裂。
与之形成鲜明对比的是，在阴离子Pt13-上，甲基位点是更优选的吸附并且可以诱导更容易的键断裂。
由于高能量转换效率，系统简单性和环境友好性，使用甲醇直接作为可燃物（直接甲醇燃料电池-DMFC）的燃料电池越来越受到移动，固定和便携式应用的电源的关注[1] 其中铂基催化剂由于其优异的催化性能而被广泛用作甲醇氧化的阳极催化剂。
因此，为了提供彻底的机械洞察力和开发更有效的DMFCs，大量的研究已经被用于了解中性铂电极上的甲醇氧化反应过程。
[2-4]迄今为止，现有的研究已经公开了两个不同的进化频道（见方案1）。
一个是甲基吸附引发的键断裂，[3]另一个是吸氧方案告了在中性铂电极上甲醇首次脱氢的可能途径引发键断裂[4] 甲基吸附比中性Pt上的吸氧弱得多。
最近，为了促进甲醇的催化活性，实验化学家已经用新的化学合成方法合成了许多纳米复合Pt催化剂。
例如PDDA / Pt-CNT，Pt-CeO2 / CNTs，Pt-WC和Pt-CePO4，它们比铂Pt 催化剂具有更高的电催化活性和对甲醇氧化的化学稳定性。
在Wang等人的工作中，[6]使用循环伏安法将甲醇电氧化电流从383增加到638A g，在Pt催化剂中引入CeO2后，Pt-CeO2 / CNT表现出更高的催化活性甲醇电氧化活性比裸Pt和Pt / CNT。
Park等人[8]已经表明，Ce / Pt = 0.15的Pt-CePO4与裸铂相比表现出更好的甲醇氧化催化活性。
直接醇类燃料电池
三种办法
车载的甲醇、汽油或天然气高 温裂解制氢装置来作为氢源
解决 办法
使用储氢材料来储存氢气
用醇类或有机化合物直接作PEMFC 的燃料的DAFC来代替PEMFC
发展概况
DMFC的研究始于20世纪50年代，在1961年美国的爱里 斯· 伽尔穆公司就研制成输出功率为600W的DMFC堆，用 H2O2作氧化剂，电解液为碱性。1965年，荷兰ESSO公司 研制成功132W的DMFC， 空气为氧化剂，硫酸为电解液。 此时，这方面的研究没有受到重视，进展比较缓慢。 直到20世纪90年代，由于PEMFC商业化进程中遇到氢源 的问题，而且DAFC具有结构简单、体积小、比能量高、 维修方便、燃料的储运和使用安全方便等优点，人们才开 始关注它，DAFC可作为便携式电源和电动车电源，预计 将在汽车、小型家用电器、传感器、摄像机、笔记本电脑、 手机以及军事移动性仪器等领域有着巨大应用潜力。
非金属催化剂
在研究过的众多的Pt基复合催化剂中， Pt-Ru/C催化剂是目前研究最为成熟、应用 最为广泛的DMFC的阳极催化剂。 Pt-Ru/C 催化剂对甲醇氧化有很好的电催化活性和 抗毒化的作用。Ru的加入有两个方面的作 用。一方面，Ru的加入会影响着Pt的d电子 状态，从而减弱了Pt和CO之间的相互作用。 另一方面，Ru易与水形成活性含氧物种， 它会促进甲醇解离吸附的中间物种在Pt表 面的氧化，从而提高了Pt对甲醇氧化的电 催化活性和抗中毒性能。
石墨
碳黑
活性炭
分子筛
载体
Nafion膜
纳米碳管
碳纤维
导电高分子
Pt/C催化剂对甲醇氧化的电催化活性
和稳定性都比纯Pt黑好。
首先，这是由于活性炭的加入，增加
直接甲醇燃料电池阳极Pt基二元金属催化剂的研究
直接甲醇燃料电池阳极Pt基二元金属催化剂的研究作者：夏天意来源：《中国科技纵横》2019年第21期摘要：目前直接甲醇燃料电池的催化剂主要以贵金属Pt為主，但Pt存在储量有限、价格昂贵及CO中毒等问题，限制了直接甲醇燃料电池的快速发展。
具有明显抗中毒能力的低Pt催化剂的研发变得十分重要。
本文针对Pt基催化剂的成本、寿命和中毒问题，从燃料电池的原理出发，综述了PtRu、PtPd、PtAu、PtAg和PtNi纳米催化剂的催化性能研究，并就其中的部分问题作了初步探讨。
以期为直接甲醇燃料电池Pt基双金属催化剂的发展提供支持。
关键词：直接甲醇燃料电池;低Pt;双金属;催化性能中图分类号：TM911.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0201-021 背景介绍能源短缺和环境污染已成为影响当前社会发展的重要问题。
直接甲醇燃料电池的研究已成为新能源发展的重要方向之一，它以甲醇为作为阳极的燃料，氧气或空气作为阴极氧化剂，可直接将化学能转化为电能，具有低污染、无噪音和燃料来源广泛且方便等特点。
对于燃料电池而言，无论是阴极的氧还原还是阳极的氢氧化反应都离不开电催化剂，电催化剂是直接甲醇燃料电池的关键材料，直接影响电池的活性、稳定性和使用寿命。
铂基电催化剂由于在大多数溶液中、较宽的电势范围内具有良好的催化活性与稳定性，被广泛用于燃料电池领域。
然而，Pt 催化剂的成本较高且储量有限，寻找Pt催化剂的替代物或减少Pt在催化剂中的用量，对于高效低成本的催化剂研究和实现大规模工业应用具有十分重要的意义[1]。
近些年来，将Pt与一些金属组成双金属纳米结构的催化剂受到了广泛关注[2]。
本文从直接甲醇燃料电池的工作原理入手，针对Pt基催化剂的成本和寿命问题，综述了PtRu、PtPd、PtAu、PtAg和PtNi等催化剂的催化性能研究。
2 直接甲醇燃料电池工作原理图1为直接甲醇燃料电池的基本结构示意图。
当两个电极通过外电路连接起来时，甲醇在阳极被氧化成CO2，1mol甲醇分子可释放出6mol氢质子和6mol电子，电子经由外电路到达阴极，最终再经内电路渗透到阴极的氢质子和经外电路传导至阴极的电子及氧气复合生成H2O。
炭载Pd-P催化剂对甲酸氧化的电催化性能
炭载Pd-P催化剂对甲酸氧化的电催化性能杨改秀;李颖;袁振宏;孔晓英;李婷;陈冠益;陆天虹;孙永明【摘要】用黄磷作原料,制备了具有不同Pd-P原子比的碳载Pd-P(Pd-P/C)催化剂,并且使用X射线衍射(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDX)等手段对制备的催化剂进行了表征,总结了P含量对Pd-P合金纳米粒子的粒径和晶体结构的影响.电化学测试结果表明,甲酸在Pd/C、Pd1P6/C和Pd1P8/C催化剂上,氧化峰峰电位由低到高依次为Pd1P6/C＜Pd1P8/C＜Pd/C,电化学稳定性顺序为Pd1P6/C ＞Pd1P8/C＞Pd/C,Pd1P6/C催化剂对甲酸氧化的催化性能最佳,适量的P掺杂能够增强Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性和稳定性,因此,Pd-P/C催化剂是一类具有应用前景的直接甲酸燃料电池(DFAFC)阳极催化剂.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2013(041)011【总页数】4页(P1367-1370)【关键词】直接甲酸燃料电池,Pd-P/C催化剂;甲酸氧化;电催化性能【作者】杨改秀;李颖;袁振宏;孔晓英;李婷;陈冠益;陆天虹;孙永明【作者单位】中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室,广东广州510640;天津大学环境科学与工程学院内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072;中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室,广东广州510640;中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室,广东广州510640;中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室,广东广州510640;中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室,广东广州510640;天津大学环境科学与工程学院内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072;南京师范大学化学与材料科学学院,江苏南京210097;中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】O646直接甲酸燃料电池(DFAFC) 原料甲酸具有无毒、不易燃、电化学氧化性好、导电性能好和对Nafion膜低渗透率等优点，受到越来越广泛的关注[1～4]。
实验三甲醇在Pt、GC表面的电化学行为
电化学基础实验报告姓名学号实验日期一、实验目的（1）掌握循环伏安技术（2）甲醇燃料电池的电化学反应一、实验原理（1）甲醇燃料电池的电化学反应（－）CH 3OH+H 2O-6e →6H ++CO 2 （＋）O 2+4e+4H +→2H 2O总反应CHOH+3/2O 2→CO 2+2H 2O(2) DMFC （Direct Methanol Fuel Cells),即直接甲醇燃料电池。
直接甲醇燃料电池是直接利用甲醇水溶液作为燃料,氧或空气作为氧化剂的 一种燃料电池。
虽然甲醇电化学活性与氢氧燃料电池比起来相对较低, 但它具有结构简单、 燃料补充方便、体积和质量比能量密度高、红外信号弱等特点。
因而在手机、 笔记本电脑、摄像机等小型民用电和军事上的单兵携带电源等方面具有极大 竞争优势。
如图1，DMFC 单元是由甲醇阳极、氧阴极和质子交换膜构成。
其中催化层是电化学反应发生的场所，扩散层起到支撑催化层、收集电流及传导反应物作用。
使用铂电极时，实验表明,甲醇的电氧化过程与溶液酸碱性和甲醇的浓度有着密切的关系; 不同的介质中,甲醇电催化氧化活性的顺序为: 酸性>中性>碱性;在浓度为10M 甲醇氧化的CV 曲线上,首次观测到甲醇氧化在负向电位扫描中出现两个氧化峰;并指出甲醇电催化氧化是通过解离吸附产物和反应中间体双途径机理进行的.【1】图2为铂黑电极吸附氢的CV 曲线，由左到右为氢区、双层区、氧区。
氢在铂电极上的反应可分三步：a.氢扩散b.电荷转移c.产物离开电极表面，由于三步速率都很快，氢区峰峰对称程度很高。
由图可知，铂电极上至少存在三种吸附形式的氢：过电位沉积氢（OPD ），强吸附氢(H s )、弱吸附氢（H w ），后两种属于欠电位沉积（UPD ），也有说H s 和H w 之间的小峰属于潜表面H 。
【2】1引用《不同介质中甲醇在 Pt 电极上氧化特征》 2引用《氢吸附在铂电极上的量子化学研究》(3) 循环伏安法基本原理根据研究体系的性质，选择电位扫描范围和扫描速率，从选定的起始电位开始扫描后，研究电极的电位按指定的方向和速率随时间线性变化，完成所确定的电位扫描范围到达终点电位后，会自动以相同的扫描速率返回到起始电位。
PtWC催化剂甲醇脱氢反应机理的研究
第49卷第9期 当 代 化 工 Vol.49，No.9 2020年9月 Contemporary Chemical Industry September，2020基金项目：国家新材料测试评价平台（主中心）建设项目（项目编号：TC 170A5SU -1）。
Pt/WC 催化剂甲醇脱氢反应机理的研究刘婷1，王巍1,2，施静敏3（1. 国合通用（青岛）测试评价有限公司，青岛 266000； 2. 国合通用测试评价认证股份公司，北京101407； 3. 有研工程技术研究院有限公司，北京101407）摘 要： 采用密度泛函理论(DFT)和周期平板模型，研究了甲醇在Pt ML /WC(0001)催化剂表面上的脱氢反应机理。
通过对甲醇分解过程中反应物、中间体及产物的结构优化和对可能基元反应的过渡态搜索，得到了各吸附物种在最稳定吸附构型下的吸附能和各基元反应的活化能垒。
通过对三条可能反应路径的比较，即甲醇分子中O —H 键断裂生成甲氧基(CH 3O *)和氢(H *)、C —H 键断裂生成羟甲基(CH 2OH *)和氢(H *)、C —O 键断裂生成甲基(CH 3*)和羟基(OH *)，发现O —H 键的断裂所需活化能最低。
因此，在Pt ML /WC(0001)表面上，甲醇分子中的 O —H 键断裂生成CH 3O *为整个反应的速控步骤。
关 键 词：密度泛函理论；Pt/WC 催化剂；甲醇脱氢；反应机理中图分类号：O641；O647 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2020）09-1941-04Reaction Mechanism of Methanol Dehydrogenation on Pt/WC Alloyed CatalystLIU Ting 1, WANG Wei 1,2, SHI Jing-min 3（1. China United Test &Evaluation (Qingdao) Co., Ltd., Qingdao 266000, China;2. China United Test &Certification Co., Ltd., Beijing 101407, China;3. GRIMAT Engineering Institute Co., Ltd., Beijing 101407, China ）Abstract : The density functional theory (DFT) and periodic slab models were used to investigate the reaction mechanism of methanol dehydrogenation on the Pt ML /WC(0001) catalyst surface. The geometrical structures of reactants, intermediates and products involved in the methanol decomposition were optimized and the transition states of the possible elementary reactions were searched. As a result, the adsorption energies of possible adsorbed species with the most stable configurations and the activation energy barriers of the possible elementary reactions were obtained. Three possible reaction pathways, including the O —H bond breaking in methanol to form methoxy(CH 3O *) and hydrogen(H *), the C —H bond breaking to form hydroxymethyl(CH 2OH *) and hydrogen(H *), and the C —O bond breaking to form methyl(CH 3*) and hydroxyl(OH *), were compared. It was found that the O –H bond breaking pathway had the lowest energy barrier. Thus, the O —H bond breaking in the methanol molecule to CH 3O * is the rate-limiting step in the process of methanol dehydrogenation.Key words : Density functional theory ; Pt/WC catalyst ; Methanol dehydrogenation ; Reaction mechanism伴随我国环境污染日益严重，清洁能源的发展受到极大关注。
Pt-CeO2／C催化剂对甲醇氧化的电催化活性
匀后从中取出２ Ｌ ５ 滴在玻碳电极上（ 外径为 ７ｍ 内径为２ｍ ， ｍ， ｍ） 自然晾干 ， 而后置于 ６ 烘箱中烘 Ｏｃ ｃ
２０ －１１ 收稿 ，０ ７０ ．１修回 ０７０ ．１ ２ ０ －５３
黑龙 江 省 科 技 攻 关项 目（ Ｃ ４ ２ ７ 及 黑 龙 江 大学 学 生 学 术 科 技 创新 项 目资 金 资 助 Ｇ ０ Ａ０ ）
直接 甲醇燃 料 电池 由于 它 的诸 多优点 已经 引起人 们 的广 泛关 注ｌ 。 阳极 催化剂 容 易受 甲醇氧 化 １ 但 ］ 的 中间产 物 的毒化 ， 而影 响 了甲醇 的催 化 氧化 ［ 从 ２ ’ 。为 了提 高催 化 剂 的活性 ， 减小 Ｃ Ｏ等对 其 毒化 作 用， 人们研 究 Ｐ 合 金 以及 Ｐ 与金属 氧化物 的复合 催化 剂 。实验证 明这 些复合催 化剂 对 甲醇 有 明显 的催 ｔ ｔ 化活性 ［ ］ ｅ ， ４ 。Ｃ Ｏ 是构成 三效催 化剂 的重 要 成分 ］Ｐ／ ｅ ， ，ｔＣ Ｏ 已经 被广 泛 地 应 用 于 ｃ ９叫及 甲醇等 气 ０＿ ＇
剂对甲醇氧化的电催化活性。结果表明 ， Ｐ／ 与 ｔＣ催化剂相 比， ｔ ｅ ， Ｃ催 化剂对 甲醇展现 出更好 的催化活 Ｐ． Ｏ／ Ｃ 性。 Ｒ Ｘ Ｄ和 Ｔ Ｍ测试结果表明 ，ｔ ｅ ，Ｃ催化剂 中 Ｐ 与 Ｃ Ｏ 的平 均粒径 均为 ３— ｍ。对 Ｃ Ｏ 含量不 同 Ｅ Ｐ。 Ｏ ／ Ｃ ｔ ｅ， ４Ｉ ｌ ｅ，
的 Ｐ．ｅ ， Ｃ催化剂在 ｃ Ｈ Ｈ，Ｏ 中进行循环伏安测试 发现， ｔ ｅ Ｃ催化剂对甲醇氧化 的电催化 活性 ｔ Ｏ／ Ｃ ＨＯ — Ｓ Ｐ。 Ｏ／ Ｃ 较高 ， 中 Ｐ 与 Ｃ Ｏ 质量比为 １１ ， 其 ｔ ｅ， ： 时 催化剂 的催化活性最高 ， 甲醇氧化的峰电流密度达到 ０ １２Ａ ｅ 对 ． １ ／ ｒ 。 ａ 关键词 纳米 Ｃ Ｏ ， ｅ ， 甲醇 ， 燃料 电池 ，ｔＣ催 化剂 Ｐ／ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ０ ５ ８ ２ ０ ）２１７ －５ １０ ￣ １ （ ０７ １。３ ８０ 中图分类号 ：６ ４ ８ ０ １． Ｏ １． ； ６ ４ ３
醇类电催化氧化催化剂的研究进展
醇类电催化氧化催化剂的研究进展摘要:直接醇类燃料电池（DAFC）是以小分子醇类为燃料、直接将化学能转化为电能的装置。
它具有能量转化效率高、燃料来源丰富、储运方便、成本低廉等优点，是理想的便携式电源。
为提高碱性介质中多壁碳纳米管（MWCNT）负载 Pd 基催化剂对醇类电氧化反应的催化活性及抗中毒能力，本文采用乙二醇还原法制备了Pd/MWCNT 催化剂，并引入过渡金属进行改性，制备了 PdM/MWCNT（M = Ni、Mo、Ce）二元催化剂。
采用透射电子显微镜（TEM）、X-射线光电谱（XPS）及差热分析（DTA）等手段对催化剂的形貌、组成及结构进行表征。
以循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）及计时电流法（CA）等电化学方法考察了催化剂在醇类电氧化反应中的催化活性及抗中毒能力。
主要研究结果如下：（1）采用乙二醇还原法制备了 Pd/MWCNT 催化剂与 PdNi/MWCNT 催化剂，结果表明添加 Ni 后的催化剂在载体表面分散更均匀，平均粒径为 2.34nm。
PdNi/MWCNT 催化剂中 Ni 主要以 Ni(OH)2和 NiOOH 形式存在，在碱性溶液中对甲醇的电催化氧化表现出较高的活性。
（2）通过 PdM/MWCNT（M=Mo、Ce）催化剂的优化实验，发现 Mo、Ce 纳米粒子的添加有助于提高催化剂的催化能力，且当 Pd:Mo=1:0.2、Pd:Ce=1:0.1 时，350℃焙烧制得的 PdMo/MWCNT、PdCe/MWCNT 催化剂分别对甲醇、乙醇的电催化氧化活性较为突出，抗 CO 中毒能力较强。
（3）通过对助催化剂钼、铈化合物的焙烧，发现随着温度的升高，金属氧化物的生成量增多，能为催化剂提供较丰富的含氧物种，促进中间产物的继续氧化，从而提高催化剂的抗中毒能力；但焙烧温度过高，会引起催化剂的导电能力下降，甚至破坏碳纳米管载体的结构，使催化剂失效。
Abstrac t: the direct alcohol fuel cell (DAFC) is a device which can convert chemical energy into electrical energy by the small molecule alcohol as fuel.. It has the advantages of high energy conversion efficiency, rich fuel source, convenient transportation, low cost, etc., is the ideal portable power source. In order to improve the alkaline medium multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) load Pd based catalyst for alcohol electro oxidation reaction catalytic activity and anti poisoning ability. This paper using ethylene glycol reduction method for preparing the Pd/MWCNT catalyst, and the introduction of transition metal modified PdM/MWCNT (M = Ni, Mo, CE) binary catalyst was prepared. The morphology, structure and structure of the catalysts were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X- ray photoelectron (XPS) and differential thermal analysis (DTA).. By cyclic voltammetry (CV) and linear sweep voltammetry (LSV), electrochemical impedance spectrum (EIS) and timing current method (CA) and electrochemical methods to study the catalytic activity of the catalysts in the methanol electro oxidation reaction and anti poisoning ability. The main results are as follows:(1) using ethylene glycol reduction method to prepare Pd/MWCNT catalyst andPdNi/MWCNT catalyst. The results show that after adding Ni catalyst on the surface of the carrier dispersed more evenly, the average particle size of 2.34nm. The PdNi/MWCNT catalyst of Ni mainly exists in the presence of Ni (OH) 2 and NiOOH, and shows higher activity of Electrocatalytic Oxidation for methanol in alkaline solution..(2) by PdM/MWCNT (M = Mo, CE) catalyst optimization experiment. It was found that the Mo, CE nanoparticles add help to improve the catalytic activity of the catalyst and when Pd:Mo=1:0.2 Pd:Ce=1:0.1, 350 DEG C roasting PdMo/MWCNT, PdCe/MWCNT catalyst respectively electrocatalytic activity for methanol, ethanol is more prominent, the resistance to CO poisoning ability.(3) by roasting of molybdenum catalyst, cerium compounds, discovered in the production of metal oxide increased with the increase of temperature, catalyst provides abundant oxygenated species, promote intermediates to oxidation, so as to improve the catalyst anti poisoning ability; but calcination temperature is too high will cause catalyst conductivity decreased, and destruction of the structure of carbon nanotube carrier, the catalyst failure.关键词：直接醇类燃料电池；阳极催化剂；活性；抗中毒；钯、电、核能Keywords: direct alcohol fuel cell; anodic catalyst; activity; poisoning; PD, electric, nuclear energy.1.2 燃料电池的概述燃料电池（Fuel Cell）是等温地将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的一种电化学的发电装置。
微波法制备的Pt／C催化剂对甲醇和CO的电催化氧化
ｆｒ ｅｈｎｌａｄａ ｓｒｅ Ｏ ｏ ｅＰ Ｃ ｃｔ ｙｔ ｗ ｓｉｖｓｇｔ ｙｃｃ ｃｖｈ ｍｍ ｔ （ Ｖ） ａｄ ｌ ｅｒ ｏ ｔａｏ ｎ ｄｏｂｄＣ ｎ ｔ ｔ ａ ｌ ｓ ａ ｎｅｔ ａｅ ｂ ｙｌ ｏ ａ ｅ ｙ Ｃ ｍ ｈ ／ ａ ｓ ｉ ｄ ｉ ｒ ｎ ｉ ａ ｎ
的膜 间透过 问题 ， 别 是 甲醇 在 阳极 氧 化 的 催 化 活 特
反应 法 、 液相 反 应 法 、 机 胶 体 法 、 学 沉 积 法 、 有 化 电 沉积 法等 。 。其 中微 波 法 是 一 种 近 两年 来 制 备 催 化 剂 的新 的方 法 ， 该 方法 制 备 催化 剂 的优 点是 用 大大 简化 了操 作 过 程 ， 少 制 备 步 骤 ， 某 些 情 况 减 在 下 不 需要后 处 理 ， 备 催 化剂 所 用 时 间较 常 规 的 化 制 学 沉 积法 显 著 缩 短 。本 实 验 采 用 交 替 式 微 波 加 热 法制 Ｐ／ ｔＣ催 化剂 ，ｔ Ｐ 载量 分 别 为 ２ ％ 和 ４ ％ 。研 ０ ０ 究 了不 同制备条 件 和 干燥 方 法对 催 化 剂 的影 响 ， 及
Ｅｌｃ ｒ ｃ ｔ ｌ ｔｃ ｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｈ ｎ ｌａ ｄ ａ ｓ ｒ ｅ ｅ ｔ ｏ ａ ａ ｙ ｉ ｘ ｄ ｔｏ ｆｍ ｔ ａ ｏ ｎ ｄ ｏ ｂ ｄ ＣＯ ｎ Ｐｔ Ｃ ａ ａ ｙ ｔ ｏ ／ ｃ ｔ ｌ ｓｓ
ｐｒ ｐａ ｅ ｂｙ ｍ ｉｒ ｗ ａ ｅ ｈｏ ｅ ｒ ｄ ｃ ｏ ｖｅ ｍ ｔ ｄ
ａ ｉｉｙ ｃｔ ｔ． ｖ 、
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｔ ａ ｏ ；ＣＯ；ｅｅ ｔ ｃ ｔｌ ｔ ｘ ｄｉａ ｉ ． ｏ ｃ ｏ
直接 甲醇燃 料 电池 （ Ｍ Ｃ 由于 其燃 料来 源 丰 Ｄ Ｆ） 富、 价格低 廉 、 甲醇 携 带 和 储 存 安 全 方 便 等 独 特 的 优越 性而 越 来 越受 到重 视 ， 。Ｄ Ｃ很 有 可 能 成 １ ＭＦ ２ ３ 为未 来汽 车和 电子仪 器 的潜在 能源 。但 甲醇作 燃 料
铂钯纳米催化剂的制备及对甲醇的电催化性能
铂钯纳米催化剂的制备及对甲醇的电催化性能化学与材料学院化学专业107012007xxx xx 指导老师：林深【摘要】采用循环伏安法在玻碳电极上制备了铂钯纳米催化剂，用扫描电子显微镜( SEM) 、电子能谱技术(EDS)、X射线光电子能谱分析（XPS）和循环伏安法(CV)研究了催化剂的组成、形貌及其对甲醇电催化氧化活性．结果表明，铂钯双金属的协同作用，相比于纯铂催化剂，对甲醇的电催化氧化有更强的催化活性，且具有良好的稳定性。
【关键词】电沉积；铂钯；纳米催化剂；甲醇电催化氧化直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)为质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的一类，它直接使用水溶液以及蒸汽甲醇为燃料供给来源，不需通过重组器，重组甲醇、汽油及天然气等再取出氢以供发电。
直接甲醇燃料电池(DMFC) 低温生电、燃料成分危险性低与电池结构简单等特性使其可能成为可携式电子产品应用的主流，因而成为燃料电池研究中的热点课题[3~4]。
纳米粒子铂晶粒体积小，比表面积大，表面活性中心多，其催化活性和选择性大大提高，是对甲醇电催化氧化最具活性的催化剂[1~2]。
但是铂价格昂贵、资源有限，这些制约了燃料电池的实用化进程。
因此减少贵金属用量、提高贵金属的利用率是直接甲醇燃料电池的研究需重点解决的问题,人们也在不断研究开发利用非贵金属或低含量贵金属催化剂[11]。
人们发现，钯也是良好的催化剂，且价格比铂便宜，可以用作助催化剂[7~8]。
本论文从更换新型载体,添加辅助催化剂，探索纳米催化剂的新制备方法入手，利用循环伏安法简单并且容易控制沉积时间的特点[9]，在预处理的玻碳电极上，制得了Pt/Pd纳米催化剂，通过扫描电子显微镜(SEM) 、电子能谱技术(EDS)、X射线光电子能谱分析（XPS）和循环伏安法(CV) 等表征方法，对催化剂的组成、形貌、结构和电催化氧化甲醇活性进行了研究。
1 实验部分1.1 试剂与仪器H2SO4, H 2PtC14，PdCl2 ，氢氧化钠，无水乙醇，甲醇等均为分析纯；超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；JSM5600型扫描电子显微镜(日本)，能量散射光谱（EDS），Quantun-2000X射线光电子能谱，美国NanoScopeⅢ原子力显微镜；CHI 660 C电化学工作站（上海辰华仪器公司）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ＧＡＯ Ｓ ａ Ｆ ＮＧ Ｌ ｎ ｈ ｎ， Ｅ ａ ， Ｌ ｉ Ｃ Ｕ Ｈｕ ， ＨＥ ｉ－ ｉ Ｎ Ｊｎ ｗｅ ， ＪＡＮＧ Ｃ ｕ － ｉ ｇ Ｉ ｈ ｎ ｐｎ ， Ｐ ＥＮＧ Ｄ － ｕ ｎ Ｗ ＡＮＧ ｉ ｌ ｅｑａ ， Ｒｕ— ｉ ｎ
ｅ ｅ ｔｏ ａａｙ ｉ ｃｉ ｉ ｃ ｉｉｙｆ ｒｍｅ ｈ ｎ ｌｅｅ ｔｏ ｈｅ ｃ ｌｏ ｄ ｔｏ ｌｃ ｒ ｃ ｔｌｔｃ ａ ｔｖｔ ａ ｔｖｔ ｔ ａ ｏ ｌｃｒ ｃ ｍｉａ ｘｉａ ｉｎ． ｙ ｏ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｔ ｃ ｅａｅ ａ ｅ ｔ ｍｅ ｈ ｎ ｌ ｌｃｒ ｃ ｅ ｃ ｌｏ ｉ ａｉｎ ｃ ｃｉ ｏ ａ ｙ ｒ ｓ ＥＤ Ａ； ｈ ｌ ｔ ｇ ｎ ； ｔ ａ ｏ ｅ ｔ ｈ ｍｉ ａ ｘｄ ｔ ； ｙ ｌ ｖ ｈ ｍｍｅｒ ｅ ｏ ｏ ｃ ｔ ｙ
（ｏｌ ｅｏ ｔ ｉ ｓＳ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓｃｕ ｎＵ ｉｅｓ ｙ Ｃ ｅｇ ｕ ６ ６ ， Ｃ ｉ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ａ ｃ ｎ ｅａ ｄＥ ｇｎｅｉ ，ｉ ａ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎ ｄ ０ ５ ｈｎ ｅ Ｍａ ｒ ｌ ｅ ｎ ｈ ｔ １ ０ ａ
Ａｂ ｔａ ｔ ｔ （ ０ ｔ ） ａ ｏ ａａｙｔ ｒ ｒｐ ｒｄ ａ ｄ ｒｐ ｓ ｄ ｆ ｓｌ ｙ ｔｅｒｄ ｃｉｎ ｏ ｈｏｏ ｌｔ ｉ ａ ｉ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｐ／ Ｃ ２ ｗ ． ｎ ｎ ｃ ｔｌｓｓｗｅｅ ｐｅ ａｅ ｎ ｅ ｏ ｅ ｒｔ ｂ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆｃ ｌｒｐａｉ ｃ ｃｄ ｗｉ ％ ｉ ｙ ｏ ｎ ｈ
催 化氧 化研 究结 果表 明 ， ｐ ＝ ２５时制备 的催化 剂对 甲醇 的 电催 化氧 化 活性 最 高 。 在 Ｈ １． 关键词 ： 乙二 胺 四 乙酸 ； 螯合 剂 ； 甲醇 电催 化 氧化 ； 环伏 安 循
Ｐｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ／ Ｃａ ａｙ ｔ ｒ ｍ ａ ｉ ｕ ｅａ ｅ ｅ ｙ ｅ ａ ａ ｉ ｆＰｔＣ ｔ ｌ ｓｓｆ ｏ Ｐｌ ｔ ｍ Ｃｈ ｌ ｔ ｄ ｄ ｂ ｏ ｎ
同的 Ｐ 粒子 ， ｐ ＝ ２５时 ， ｔ ｔ 当 Ｈ １． Ｐ 的分散 度 最 高 ， 均粒 径 最小（． ｎ ） 平 ３２ ｍ 。催化 剂 的退 火处理研 究表
明 ， ２０ｏ氮气氛 围 内退 火后 ， 电催化 活性 有 了显著提 高。 用循 环伏 安 法在 甲醇 的溶液 中电 经 ７ Ｃ 其 使
（ 四川 大 学材 料科 学与 工程 学院 ， 四 川 成都 ６ ０６ ） １０ ５
摘 要 ： 次报 道 了以 乙二胺 四 乙酸 （ Ｄ Ａ） 为 螯合 剂 ， 用硼 氢化钠 还 原 氯铂 酸 制 备 Ｐ／ （ ｔ 首 ＥＴ 作 采 ｔ Ｐ Ｃ
的质量 分数 为 ２％） 米催 化 剂 ，Ｅ 分 析表 明 ， 过 改 变反 应 的 ｐ ０ 纳 ＴＭ 通 Ｈ值 可 以获得 分散 度与 粒径 不
第 ７ 第 １ 卷 期 ２ １ 年 ２月 ００
纳 米 科 技
Ｎａ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｎａ ｏｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｔｃ ｎ ｒ ａｙ ０ ０
Ｐ／ ｔ Ｃ催化剂 的制备及其对甲醇 电 催化氧化 的研究 术
高 山 ， 冯 岚 ， 鲁 惠， 陈金伟 ， 姜春萍 ， 彭德权 ， 王瑞林
ｔ ｎ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎａ ｅ ｕｔ ｎ ｉｔ ｄ ａ — ｅ ｏ ｉ ｄ Ｐ／ ｔ ２ ０ Ｃ ｆｒ ２ ｈ ｕ ｄ ｒＮ２ａ ｍｏ ｐ ｅ ｅ ｅ ｈ ｂ ｔｄ ｔ ｅ ｈ ｇ ｅ ｔ ｉ ． ｈ ｘ ｅｉ ｏ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｃｅ ｓ — ｐ ｓｔ ｔ ａ ７ ｏ ｏ ｎ ｅ ｔ ｓ ｈ ｒ ｘ ｉ ｉ ｈ ｉ ｈ ｓ ｓ ｄ ｅ Ｃ ｅ
Ｔｈｅ ａ ｎｅ ｉ ｒ ｃ ｓ ｏ ａ —ｄ ｐ ｉｅ ／ ｃ ｎ ｉ ｎ ａｌ ｎｇ ｐ ｏ ｅ ｓｔ ｓ— ｅ ｏｓｔ ｄ ＰｔＣ ａ ｍｐｒ ｖ ｈ ｌ ｃｒ ｃ ｔｌ ｉ ｃｉ ｔ ｏ ｍｅｈａ ｏ ｌｃｒ ｃｈ ｍｉ ａ ｘ ｄ — ｏ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｏ ａａｙｔｃ ａ ｔ ｙ ｔ ｔ ｎ ｌｅｅ ｔｏ ｅ ｃ ｌｏ ｉ ａ— ｖｉ
ｓ ｄ ｕ ｂ ｒｈ ｄ ｉ ｅ ｗｉ ＤＴ ｓ ｃ ｅ ａｅ ａ ｅ ｔ Ａｎ ｌｓｓ ｏ ｒ ｎ ｍｉｓ ｎ ｅ ｅ ｔ ｎ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｙ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｉｅ ｏ ｉｍ ｏ ｏ ｙ ｒｄ ， ｔ Ｅ Ａ ａ ｈ ｌ ｔ ｇ ｎ 。 ｈ ａｙ ｉ ｆＴ ａ ｓ ｓ ｉ ｌ ｃｒ ｃｏ ｃ ｐ ｎ ｉ ａｅ ｈ ｔｔ ｅ ｓｚ ｏ ｏ ａ ｄ ｄ ｓ ｅ ｓ ｎ ｄ ｇ ｅ ｆｎ ｎ ｃ ｔ ｙ ｔ ｏ ｌ ｅ ｃ ａ ｇ ｄ ｗｉ ｈ Ｈ ｈ ｎ ｉ ｇ ｏ ｈ ｅ ｃ ｉｎ ｓ ｌ ｔ ｎ ｎ ｉｐ ｒｉ ｅ ｒ ｅ ｏ ａ ｏ ａ ａ ｓｓ ｗ ｕ ｄ ｂ ｈ ｎ ｅ ｔ ｔ ｅ ｐ ｃ ａ ｇｎ ｆ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｏｕ ｉ ．Ａｎ ｈ ｔ ｏ ｌ ｈ ｏ ｏ ｄ ｔｅ Ｐ／ Ｃ ｐ ｅ ａ ｅ ｔ ｈ Ｈ＝１ ． ｆ ｈ ｅ ｕ ｔ ｎ ｓ ｌ ｔ ｎ ｈ ｄ ｔ ｅ ｍｏ ｔ ｌ ｄ ｓ ｅｓ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｌ ｓ ｐ ｒｉｌ ｉｅ ｏ ． ｍ。 ｒ ｐ ｒ ｄ ａ ｅ ｐ ｔ ２５ ｏ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｏｕ ｉ ａ ｈ ｓ ｗｅｌ ｉｐ ｒ ｅ ｎ ｈ ｍａｌ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ｆ ２ ａ ｔ ｏ ｏ － ｅ ｃ ｚ ３