负载铂和钯的碳材料和导电聚合物复合电极的制备及其在电催化氧化有机燃料小分子的应用

发布时间：2024-02-25 17:17

　　随着化石燃料带来的环境问题日益严重,新能源的开发受到人们极大的重视。燃料电池作为新能源之一具有低排放,零污染,高能量密度等优点。其中,直接甲醇燃料电池(DMFCs)和直接甲酸燃料电池(DFAFCs)因其原料易获取,便于储存和运输等优点受到人们的广泛关注。在直接甲醇燃料电池和直接甲酸燃料电池中常用的阳极电催化氧化催化剂的主要成分是贵金属铂(Pt)和铂基材料,但是Pt催化剂除了成本高之外还易吸附电催化氧化有机小分子产生的中间产物CO导致Pt中毒失活。直接甲醇燃料电池和直接甲酸燃料电池的商业化需要降低成本和提高效率,因此其商业化进程受到了阻碍。为降低催化剂的成本,可用其他催化剂代替Pt催化剂,比如Pd催化剂,或者Pt的合金等。也可用导电性较好,高比表面积的碳材料如石墨烯,高性能电池活性炭等作为载体材料负载铂和钯等贵金属基催化剂来提高催化剂的利用率。当然,除了碳材料以外还可以用导电聚合物作为载体材料。导电聚合物如聚苯胺,聚邻甲氧基苯胺等具有独特的共轭电子结构和良好的化学稳定性,作为催化剂的载体材料也可以提高催化剂的利用率和电催化氧化效率。本论文用制备的碳包硅(Si@C)掺杂碳糊电极得到系列不同...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1典型的DMFC机理和基于Pd的燃料电池纳米催化剂的设计原则

华东师范大学硕士学位论文2机小分子的电催化氧化过程。同时由于甲醛的氧化电流比甲醇的高，因此随着具有环保结构的燃料电池产生，甲醛也有可能用于高电流输出的燃料电池。此外，可以选择具有高效催化效率的电催化剂和具有优越性能的载体材料来制备燃料电池的相关电极来进一步推进燃料电池的商业化发展....

图1.32011年至2016年燃料电池应用中不同类型碳质材料的近似百分比

华东师范大学硕士学位论文6在燃料电池中，电极的载体材料对负载型催化剂的质量传输、催化剂层的电导率和工作时的电化学活性面积以及电极的稳定性等性能有着重要的影响。因此,研发高效的燃料电池阳极催化剂的载体材料引起了人们的广泛关注。用于催化剂的载体材料有碳质材料（如图1.3所示）和非碳质....

图1.4TiO2的金红石相和锐钛矿相的晶体结构

华东师范大学硕士学位论文8Liu[63]等人发现，在没有表面活性剂和Pd纳米粒子催化剂模板的情况下，3D石墨烯气凝胶（3DGA）载体材料通过简单高效的水热法成功制备了3DGA。在碱性介质中的直接甲醇燃料电池其电化学活性面积（425m2/g）是商用Pd/C的3.4倍。因此，3DGA....

图2.2（A），（B）和（C）分别是YBCPE(12%)复合电极在不同电位下（-0.1V，-0.2V和-0.3V）电沉积Pd纳米粒子，得到的Pd/YBCPE(12%)复合电极的SEM图，从SEM图中可以明显地看出，在不同电位下电沉积Pd纳米粒子得到的电图2.2（A），（B）和（C）分别是Pd/YBCPE(12%-100)、Pd/YBCPE(12%-200)和Pd/YBCPE(12%-30)复合电极的SEM图，（D）是Pd/POA/YBCPE(12%-200)的SEM图

华东师范大学硕士学位论文27表2.1.各电极上Pd粒子的电化学活性面积（ECSA）Table2.1.TheECSAofdifferentelectrodes电极电沉积Pd的电位S/cm2ECSA/cm2g-1Pd/YBCPE（12%-100）-100mV0.99514.08Pd/....

本文编号：3910634