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膨胀石墨负载纳米Pt催化剂的制备及其电催化性能

2021-03-27陈茂军董汉莛吴雄喜

燃料化学学报 2021年3期
关键词:催化剂

陈茂军,徐 斌,董汉莛,吴雄喜,曾 丽

(1.浙江工业职业技术学院,浙江 绍兴 312000;2.浙江工业大学 材料科学与工程学院,浙江 杭州 310014)

为了解决能源危机和环境问题,人类正积极探寻新的清洁、高效能源。直接甲醇燃料电池(DMFC)由于具有高能量转化率、轻污染、燃料丰富以及常温运行等特点,近年来,引起研究者的广泛关注[1]。但是DMFC阳极催化存在一些关键问题:如电催化活性低,易被反应的中间产物CO所毒化,以及甲醇在质子交换膜中的渗透等[2],这些问题的存在与电极催化剂的性能及载体材料密切相关,并直接影响着DMFC商业化推广。

为了提升电极催化剂的性能,一些学者从催化剂入手,而一些从催化剂载体材料上做文章。目前,阳极催化剂的研究主要集中在Pt及Pt基合金催化剂,如 PtRu、PtSn、PtMo、PtAg、PtCo、PtOs等[3-10],另外,部分学者对三元催化剂也进行了相应的研究,如 PtRuFe、PtRuMo、PtRuNi、PtRuCo、PtSnMo 等[11-14]。为了降低催化剂的成本,相关专家对非贵金属催化剂也开展相应的研究[15,16]。

研究发现,催化剂载体材料是对电极电催化性能影响的另一个关键因素,选择合适的催化剂载体对提高催化剂的性能尤为重要。理想的碳载体材料应具有较高的比表面积、合适的孔隙结构、良好的电导性和耐腐蚀性能以及必要的表面功能基团,提升催化剂的活性因子和寿命。尽管Vulcan XC-72R被认为是目前最好的商品化载体[17],但它不是理想的载体材料。针对传统导电炭黑载体的不足,人们探索研究了碳纳米管[18]、碳化钨[19]、多孔碳球[20]、碳纳米纤维[21]、富勒烯C60纳米簇[22]、石墨烯[23]等新型催化剂载体材料,并取得了一些成果。……

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