论文部分内容阅读
直接甲醇燃料电池（DMFC）因其结构简单、燃料来源丰富及高效性等优点而被关注。Pt基催化剂加快了DMFC的商业化进程,提高了催化剂的抗中毒能力及贵金属的利用率,为增强催化剂的稳定性和甲醇氧化速率,提高DMFC的电池输出功率密度和使用寿命,本文以石墨烯负载PtCo纳米颗粒作为阳极催化剂对甲醇的电催化性能进行了研究。首先,采用改进的Hummers法合成氧化石墨烯,硼氢化钠还原制备石墨烯,以氯铂酸和氯化钴为前驱体,制备PtCo/ZrO2-RGO、PtCo-PDDA-RGO、PtCo-3D RGO催化剂,研究其在碱性环境下,对甲醇的电催化氧化性及长期稳定性。采用XRD对催化剂进行结构表征,采用SEM和TEM进行形貌表征,利用CV和CA法检测对甲醇电催化氧化性能。结果表明,制备的催化剂粒径大小及分散均匀,利用CV和CA法检测对甲醇的电催化氧化性能及循环稳定性,Pt-RGO、PtCo-RGO和PtCo/ZrO2-RGO的正反扫峰电流密度值之比分别为0.65、2.57和3.32,在1000次循环之后,Pt-RGO、PtCo-RGO和PtCo/ZrO2-RGO的In/I0值分别为65%、78%和86%,PtCo-PDDA-RGO的In/I0值仍是88%,具有很好的长期循环稳定性。最后,通过水热合成法制得三维石墨烯,化学还原法将PtCo双金属纳米粒子负载合成了PtCo/3D RGO复合催化剂,PtCo-RGO、Pt-3D RGO和PtCo-3D RGO正反扫峰电流密度值之比分别是2.57、3.23和5.32,与PtCo-RGO、Pt-3D RGO相比,PtCo-3D RGO的CA检测曲线衰减趋势最小,而且最终稳定状态的电流密度值最高,证明PtCo-3D RGO催化剂有优越的催化性能和电化学稳定性;峰电流密度和扫速平方根的线性关系R2=0.987;总之,PtCo/ZrO2-RGO、PtCo-PDDA-RGO和PtCo-3D RGO复合催化剂具有优越的催化甲醇氧化性能、高抗CO中毒能力和良好的稳定性,作为阳极催化剂极大地提高了甲醇氧化的反应速率。