铂/碳点纳米颗粒催化剂的制备及催化甲醇电氧化反应的性能研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ecnuzk2010
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以稻壳碳为原料,采用酸(硫酸+硝酸,体积比为3∶1)刻蚀法,制备氮掺杂碳点,并透析纯化得到氮掺杂碳点。在氮掺杂碳点的水溶液中,H2PtCl6为前驱体,NaBH4为还原剂,化学还原法制备铂/氮掺杂碳点纳米颗粒催化剂;并研究所制备催化剂对甲醇的电催化性能。研究结果显示,铂/氮掺杂碳点纳米颗粒催化剂的电化学活性比表面积为65.3 m2 g-1 Pt,而同样条件下制备的商用碳黑(Vulcan XC-72)直接负载铂纳米颗粒催化剂为15.7 m2 g-1 Pt。在0.5 mol L-1 H2SO4和0.5 mol L-1 CH3OH混合溶液中,铂/氮掺杂碳点纳米颗粒催化剂的面积比活性和质量比活性分别为0.59 mA cm-2 Pt和385.2 mA mg-1Pt,而商用碳黑负载铂纳米颗粒催化剂为0.39 mA cm-2 Pt和64.8 mA mg-1 Pt。恒电位0.15V(vs.Hg/Hg2SO4)极化7200 s后,铂/氮掺杂碳点催化剂的面积比活性和质量比活性分别为0.14 mA cm-2 Pt和86.5 mAmg-1 Pt,而商用碳黑负载铂催化剂的面积比活性和质量比活性仅为0.02 mAcm-2 Pt和2.6 mA mg-1 Pt。显然,与商用碳黑直接负载铂纳米颗粒催化剂相比,铂/氮掺杂碳点纳米颗粒催化剂对甲醇的电催化具有明显的优势。  以商用碳黑(Vulcan XC-72)为原料,采用酸(硫酸+硝酸,体积比为3∶1)刻蚀法,制备碳点,并通过简单的碳点水溶液浸泡(浸泡1、3、5和7天)方法,获得了一系列碳点修饰的Vulcan XC-72碳黑。以碳点修饰的碳黑为载体,H2PtC16为前驱体,NaBH4为还原剂,化学还原法制备碳点修饰碳黑负载铂催化剂;并在0.5 mol L-1 H2SO4和0.5 molL-1 CH3OH溶液中比较了上述催化剂对甲醇的电催化性能。结果表明,在碳点溶液中浸泡5天的碳黑负载铂性能最佳。尽管其催化性能优于商用碳黑负载铂纳米颗粒催化剂,但不如碳点水溶液中制备的铂/碳点纳米颗粒。  选择不同碳源,采用酸(硫酸+硝酸,体积比为3∶1)刻蚀法,制备一系列碳点。在不同碳点的水溶液中,以H2PtCl6为前驱体,NaBH4为还原剂,化学还原法制备铂/碳点纳米颗粒催化剂;比较不同碳源对催化剂活性的影响。研究结果表明,在不同碳点溶液中获得的铂/碳点纳米颗粒催化剂对甲醇的电催化性能有差异,但都优于商用碳黑负载铂催化剂。
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