水热法制备质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂

采用硫代乙酰胺(TAA)为沉淀剂,水热法合成40%Pt/C质子交换膜燃料电池阴极催化剂,通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)考察了Pt/C催化剂的物理性能,并利用循环伏安法(CV)分析了催化剂的电化学活性,采用旋转圆盘电极(RDE)评价了催化剂的氧还原催化活性。实验表明水热硫化物沉淀法合成催化剂受反应pH值、氯铂酸与沉淀剂硫代乙酰胺的配比、H2热处理等制备条件的影响,制得的Pt/C催化剂粒径小(平均粒径3nm左右)并且分布均匀,催化性能较好。     

Pt/C催化剂的制备与评价

采用浸渍法和离子交换法制备了低担量的Pt/C催化剂,并利用透射电子显微镜(TEM)、循环伏安(CV)等方法对催化剂进行了表征。研究结果表明:离子交换法制备的Pt/C催化剂Pt颗粒的粒径仅为1.5～2.5nm,小于浸渍法制备的催化剂中Pt颗粒的粒径(3～4.5nm),从而有效地增大铂的活性表面积。将两种方法制备的催化剂应用于PEMFC中,在相同的操作条件下,离子交换法制备的催化剂性能要优越于浸渍法制备的催化剂。     

负载在预处理后CNT上的Pt氧化甲醇的性能

对多壁碳纳米管(MWCNT)进行了预处理.红外光谱分析证明:预处理后,MWCNT的表面生成了较多的活性官能团.以处理后的MWCNT为载体、乙二醇为还原剂,用交替微波法制备了Pt/CNT催化剂.相比于在10%HF中搅拌和在10%HF与浓HNO_3混合溶液中搅拌,在10%HF中搅拌再用浓HNO_3回流后的MWCNT作为载体制备的Pt/CNT催化剂,粒径为3.76 nm,具有最大的活性面积,对甲醇的氧化性能最好.     

加速实验对Pt/C电催化剂的耐久性研究

分别采用H2O2和H2SO4体系对Pt/C电催化剂的耐久性进行了加速实验研究,结果表明,H2O2会降低Pt/C电催化剂的团聚度,H2SO4则不会对Pt/C电催化剂的团聚度产生显著影响。H2O2加速实验对C载体造成的腐蚀作用明显,H2SO4加速实验会导致较多铂流失。     

Ir改性的Pt-Ru/C催化剂的研究

以H2PtCl66H2O和H2IrCl66H2O为前驱体,通过化学还原共沉积方法制备得到了不同Pt、Ir比例的Pt-Ir/C催化剂,同时在Pt-Ru/C催化剂中添加一定量的Ir,得到Pt-Ru-Ir/C催化剂。样品进行了透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子光谱(XPS)表征并在甲醇、乙醇硫酸溶液中进行了电化学性能测试[循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)]。结果表明,Pt基催化剂中添加合适比例的Ir后对于甲醇、乙醇的电催化氧化性能均明显提高,其中Pt∶Ru∶Ir(摩尔百分比)=4∶4∶1的Pt-Ru-Ir/C催化剂对于直接醇类具有最佳的电催化氧化性能。     

微乳液中制备的Pt_3Sn/C催化氧化乙醇的性能

在Triton X-100/乙二醇/环己烷/水徼乳液中制备了Pt3Sn/C催化剂.用EDX、TEM、XRD、循环伏安和恒电位等技术,分析了温度、n(H2O):n(Triton X-100)及气氛等对催化剂的影响.在30℃、n(H2O):n(Triton X-100)=11:1及N2保护时制备的催化剂,对乙醇氧化的活性较高,Pt3Sn粒子在炭载体表面的分布均匀,粒径约为3 nm,n(Pt):n(Sn)=76:24.     

炭载体前处理对Pt/C催化剂Pt分散性的影响

通过对VulcanXC-72炭黑进行不同条件的处理获得了具有不同表面化学性质的载体,使用比表面积(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、酸碱滴定等技术手段对载体的物理化学性质进行了表征。以甲醛为还原剂,氯铂酸为前驱体,经过前处理的VulcanXC-72炭黑为载体,制备了Pt/C电催化剂,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)技术对催化剂进行了表征,考察了炭黑的不同处理条件对Pt/C催化剂分散性的影响。实验发现VulcanXC-72炭黑经过处理后,表面酸性含氧官能团的含量有较大的变化;使用官能团含量较低的炭黑(N2处理)作为载体制备的Pt/C催化剂,Pt颗粒分散性较高,并在单体电池性能测试中显示了最高的催化活性。     

还原温度对Pt/C催化剂性能的影响

为了研究制备温度对质子交换膜燃料电池(PENFC)用Pt/C催化荆性能的影响,采用离子交换法在不同温度制备了Pt/C催化剂,并采用电化学工作站测试了不同温度样品的电催化活性,分别使用N2吸附、TEM、XRD测定了样品的孔隙、粒径和晶相结构.结果表明:当还原温度为800℃时,Pt/C催化剂具有较大的比表面积和较发达的孔隙结构,颗粒粒径较小,有利于O2还原的Pt(100)晶面含量较大,以样品为催化剂的PEMFC具有较高的功率输出,所以800℃是制备高催化活性的纳米Pt/C的合适温度.     

质子交换膜燃料电池Pt/C催化剂的回收再利用

回收质子交换膜燃料电池(PEMFC)失效的Pt/C催化剂,通过高温灼烧得到贵金属Pt渣。Pt渣经适量王水溶解、煮沸、浓缩和再稀释制成H2PtCl6溶液。以H2PtCl6为Pt的前驱体,采用无机胶体法重新制备出PEMFC用Pt/C催化剂。透射电子显微镜测试结果表明,采用优化的工艺条件所制备的Pt/C催化剂平均粒径为2.6nm,且分散性好、粒度均匀。X射线衍射分析表明,催化剂中Pt(111)晶面的相对含量较高,其面间距较小,且催化剂的结晶度略有降低,这些结构特点对催化氧还原反应是有利的。循环伏安法测试表明所制备的Pt/C催化剂对氢和氧电极过程具有良好的电催化性能。     

Pt-MnO_2/C的制备及对乙醇电催化活性的研究

采用水热法制备了MnO2纳米棒,然后电沉积Pt合成了Pt-MnO2/C复合物.利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对MnO2的晶型和形貌进行了表征,并运用循环伏安(CV)法考察了Pt-MnO2/C在不同条件下对乙醇的电催化活性.实验结果表明,该催化剂在乙醇浓度为0.5 mol/L,H2SO4浓度为0.5 mol/L,电沉积Pt 40段时对乙醇的电催化活性最好.