Pt-Ag/C氧还原电催化剂的制备及其在锌空电池中的应用研究
锌空燃料电池因其燃料为空气中的氧气，能量高，绿色环保等独特的优势，是目前能源电池领域研究的热点之一。其中锌空气燃料电池研究的一个核心领域为气体扩散电极中高效氧还原电催化剂的制备。本文针对锌空电池中氧还原催化剂催化活性不高、耐久性差等问题，制备出高活性Pt-Ag二元合金纳米粒子/C复合电催化剂。
本文采用微波辅助多元醇的方法，通过对炭黑预处理，成功制备出碳载纳米铂银合金复合催化剂。通过调节反应体系的pH、反应盐体系、不同的醇水比等因素，找到了一个制备Pt-Ag/C催化剂的最佳工艺条件:催化剂的载体为120℃酸化炭黑;金属盐溶液的体系为Ag(NH3)2OH+H2PtCl6溶液体系;反应体系的pH值为10;反应体系中的醇水比例为2∶1。通过TEM和SEM测试，得知金属粒子的粒径都在7nm左右，在炭黑载体的表面均匀负载。
通过改变铂银之间的比例，成功合成了Pt20Ag80/C、Pt30Ag70/C、Pt40Ag60/C、Pt50Ag50/C四种铂银原子比的催化剂。通过XRD和XPS测试，知合成的金属纳米粒子是以银为溶剂，铂为溶质的合金固溶体。经过电化学测试，发现碳载铂银催化剂对氧还原反应均表现了很高的电化学催化活性，它们的氧还原反应路径均为四电子反应路径。与E-TEK商业催化剂Pt/C对比，Pt20Ag80/C、Pt30Ag70/C、Pt40Ag60/C、Pt50Ag50/C催化剂的单位Pt质量活性更高，其中以Pt30Ag70/C的电化学催化活性最好。将四种碳载铂银催化剂组装成锌空燃料电池，进行充放电性能测试。结果表明:利用自制铂银催化剂组装电池的容量和放电时间均优于利用商业催化剂Pt/C制作的电池，其中利用Pt30Ag70/C电催化剂制作的电池性能最佳，其放电时间为3.4h，放电容量为520.2mAh。
锌空气燃料电池;Pt-Ag合金;氧气还原反应;Pt/C电催化剂;电池性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
刘景军
2012
中文
TM911.42;TQ426.8
90
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）