论文部分内容阅读
提高催化剂的活性和贵金属的利用率是直接甲酸燃料电池研究中的核心技术，催化剂制备的材料系统、制备方法等是影响催化剂性能的关键。本论文利用液相还原法，制备了直接甲酸燃料电池阳极碳载钯(Pd/C)催化剂和碳载钯基钌（Pd-Ru/C）复合催化剂；考察了制备过程中分散剂，还原剂，溶液酸度及温度等不同条件对催化剂催化性能的影响，确立催化剂最佳制备条件；结合 X射线衍射(XRD)、能谱分析（EDS）和热重分析(TG)和电化学比表面(ESA)等测试手段对催化剂的结构、组成及其表面特性进行了表征分析；采用循环伏安法(CV)，线性扫描法(LSV)和计时电流曲线法(CA)等方法，测试催化剂对甲酸的电催化氧化行为；初步探讨了甲酸在碳载钯钌催化剂上氧化的反应机理。 采用不同溶剂、不同还原剂、不同pH值等条件，利用液相还原法制备了Pd/C催化剂。实验结果表明，在乙二醇-甲酸-碱性体系制备的Pd/C催化剂，对甲酸的电催化氧化具有较高的催化活性和较好的稳定性。 采用乙二醇-NaBH4液相还原法制备的高分散的Pd-Ru/C催化剂，催化剂中Pd的粒径小(平均粒径为3.86nm)，电化学比表面积大(可达到35.09m2·g-1)。表明催化剂中贵金属颗粒的分散程度大，因而Pd-Ru/C催化剂对甲酸的电催化活性和稳定性都优于Pd/C催化剂。 研究了不同Pd含量的Pd-Ru/C催化剂对甲酸电催化氧化的性能的影响。结果表明，Ru/C本身对甲酸氧化没有明显的电催化活性，但Ru可以提高Pd/C催化剂对甲酸的电催化氧化活性和稳定性。当Pd与Ru原子比为3：1时，Pd-Ru/C催化剂对甲酸电催化氧化具有最佳的催化氧化活性和稳定性。 初步探讨了甲酸在Pd-Ru/C催化剂电极上电氧化的氧化机理，结果表明甲酸在Pd-Ru/C电极上的氧化是完全不可逆的动力学过程，同时根据甲酸在Pd-Ru/C电极上氧化时峰电势与扫速对数之间的关系，确定了甲酸在Pd-Ru/C电极上氧化的动力学参数、电荷传递系数和扩散系数。通过测试在不同温度下Pd-Ru/C催化剂对甲酸电催化氧化活性的线性扫描曲线,得出催化剂电极在不同电位下对甲酸氧化的表观活化能，同时得出表观活化能随电势的升高而增加。为进一步深入研究甲酸在碳载钯基催化剂上的反应机理奠定基础。