孙丽枝，易清风

(湖南科技大学 化学化工学院，湖南 湘潭 411201)

1 前言

直接乙醇燃料电池(DEFC)具有能量转换率高、环境污染小、燃料乙醇具有可再生环保等优点［1，2］受到广泛关注。目前，直接醇类燃料电池中常用的催化剂为Pt 基催化剂，由于其成本高而限制了燃料电池的应用。Pd 是一种价格相对便宜、抗中毒、且在碱性溶液中对醇氧化具有优异电催化活性的金属，已逐渐成为燃料电池的研究热点［3］。Pd 纳米催化剂的制备主要有自发还原［4］、水热法［5］、化学还原法［6，7］、电沉积法［8，9］等。化学还原法需要加入适当的还原剂，反应过程中易引入杂质;电沉积法由于电流的作用难以控制晶粒的结构尺寸;水热法操作相对复杂且反应需要较高的温度。自发还原法是一种不添加任何还原剂而利用碳材料表面的含氧基团还原金属离子的方法［10］，它避免了上述问题。由于碳质材料的表面存在缺陷，缺陷处碳的活性比较高，碳质材料制备的过程中容易在缺陷处形成多种含氧基团，包括羧基、内酯型羧基、内半缩醛、酚型羟基等［11］，这些含氧官能团的费米能级在0.5 V(vs.SHE)左右，低于Pd2+的平衡电位，说明这些含氧官能团对Pd2+具有一定的还原性［12］。常见的碳质材料有炭黑、碳微球、碳纳米管等，它们不仅能起到自发还原钯的作用，还因其独特的结构和良好的导电能力而广泛作为燃料电池催化剂的载体［13］。研究发现，以Vulcan XC-72 碳、多壁碳纳米管(MWCNTs)、活性炭纤维及碳微球等为Pd 纳米颗粒的载体，形成的不同碳基载体Pd 催化剂对乙醇氧化的电活性有明显区别，其中当采用MWCNT 为载体时催化活性较高，这与碳纳米管具有更大的纳米级空腔结构、较大的比表面积和较小的电荷传递阻力有关［14］。……