直接甲酸燃料电池阳极催化剂研究
阳极催化剂研制是直接甲酸燃料电池研究中最具挑战性的任务之一。本论文主要从催化剂的制备方法、载体和助剂三个方面对进行了系统的研究。 1.改进的液相还原法制备Pd/C催化剂：稳定剂的筛选和稳定剂对催化剂结构的影响。(1)根据纳米粒子合成过程中稳定剂的作用机理和已知报道的稳定剂，我们筛选CyDTA作为合成Pd/C催化剂的稳定剂。实验结果表明GyDTA是一种非常优秀的稳定剂，合成的炭黑负载的Pd纳米粒子粒径小、分散好，催化活性也得到大幅提升。(2)在此基础上，我们系统研究了稳定剂对炭黑负载的Pd纳米粒子的粒径、分散程度和分散位置的影响。结果表明(a)较大位阻的稳定剂，有利于更小的Pd纳米粒子的形成；(b)稳定剂与Pd2+的螯合，可避免Pd纳米粒子在炭黑表面的团聚；(c)较大的位阻和螯合物的形成共同作用，可以减轻Pd纳米粒子在碳黑微孔内的沉积，从而提高其利用率。 2.TiO2作为Pd纳米粒子的载体：TiO2晶型的影响和相关问题的改善。(1)首先，我们研究了TiO2作为载体，其晶型对Pd纳米粒子催化氧化甲酸性能的影响。结果表明，金红石TiO2更适合作为Pd纳米粒子的载体。(2)对于金红石TiO2载体导电性差的问题，我们提出采用化学气相沉积法进行炭修饰的方法加以改进。结果表明，这种措施是非常有效的，炭修饰的金红石TiO2负载的Pd纳米粒子的催化氧化甲酸活性和稳定性都得到大幅提升。 3.Pd/C催化剂的助剂：Co掺杂的影响和助剂溶出问题改善。(1)首先，我们系统的研究了Co掺杂对Pd/C催化剂催化氧化甲酸性能的影响，结果表明少量的Co掺杂能显著提升Pd/C催化氧化甲酸性能。(2)对于助剂(例如Fe)溶出问题，我们提出采用它的碳化物(FexC)替代的方法加以改善。实验结果表明FexC的使用也能明显提高Pt/C催化剂的催化活性和稳定性，同时避免了Fe溶出的问题。 对于以上三个方面的工作，我们利用多种表征手段，从催化剂性质、结构的角度给出了合理的解释和讨论。
阳极催化剂;直接甲酸燃料电池;催化剂载体;制备方法
复旦大学
博士
物理化学
夏永姚
2010
中文
TM911.4;O643.36
112
2012-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）