【摘 要】
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直接甲醇燃料电池(DMFC)具有启动快、清洁、能量密度高等特点,受到科研人员的广泛关注,对它的研究也为解决当前能源短缺问题提供了新的思路。当前,直接甲醇燃料电池的阳极或
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直接甲醇燃料电池(DMFC)具有启动快、清洁、能量密度高等特点,受到科研人员的广泛关注,对它的研究也为解决当前能源短缺问题提供了新的思路。当前,直接甲醇燃料电池的阳极或阴极催化剂多为Pt/C催化剂,以用来催化阳极中的甲醇氧化反应(MOR)或阴极中的氧还原反应(ORR)。但是由于催化剂中含有的Pt为贵金属,在地球上的储量较少,而且Pt/C催化剂易中毒等问题制约了DMFC的广泛应用,因此研发高效稳定的用于MOR和ORR的催化剂是十分必要的。综上所述,本论文中的研究工作分为两部分,如下所示:1.通过一种简便的方法合成了以泡沫镍作为导电基底,在多层氧化石墨烯上负载多酸包覆的Pt纳米粒子的催化剂材料。通过调整氯铂酸的浓度,获得了四种不同Pt负载量的电催化剂,命名为PPGN-n(n=1,2,3,4)。经电化学测试表明,所有电催化剂的甲醇氧化电化学活性均高于商用的Pt/C催化剂。在合成过程中,POMs是双功能试剂,作为还原剂还原氯铂酸,同时还作为稳定剂控制Pt纳米粒子的粒径。POMs协助快速合成Pt纳米粒子的方法对日后设计和制备电催化剂提供了新思路。2.利用一步还原在室温下直接合成了PtNi合金颗粒催化剂。通过改变溶液中铂盐和镍盐的摩尔比例,最终得到了五种不同铂镍比例的PtNi合金颗粒催化剂。合成过程简单绿色。电化学测试的结果表明,PtNi-4合金颗粒催化剂展现出催化甲醇氧化的电化学活性,同时在氧还原反应中表现出与商用铂碳相似的起始电位和电流密度,由此所制备的PtNi-4合金颗粒催化剂可以用作DMFC的阳极和阴极催化剂,用于催化MOR和ORR。
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