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质子交换膜燃料电池的阴极催化剂主要为铂基催化剂,由于其价格昂贵,严重制约了燃料电池的商业化进程。因此,亟需开发一种低成本、高氧还原活性及稳定性的非铂催化剂。二元硒化物虽然具有成本低及抗甲醇氧化等特点,但其氧还原活性与铂有较大差距。引入第三元素形成三元硒化物是提高其氧还原活性的有效方法之一,但目前三元硒化物的合成方法较复杂。本论文采用简单的微波法,制备并优化二元催化剂碳载钴硒(CoSe2/C)和碳载镍硒(NiSe2/C),探讨并优化碳载钴镍硒((CoxNi1-x)Se2/C)及碳载钌钴硒(Ru(CoSe2)/C)三元催化剂的制备方法,并系统研究二元及三元金属硒化物的结构组成和氧还原反应活性及稳定性,初步考察Ru(CoSe2)/C单电池性能。结果表明,经400 ℃热处理微波合成的CoSe2/C,主相由正交相转变为立方相,平均晶粒尺寸为33.9 nm,氧还原电位为0.68 V。经500圈加速老化实验,CoSe2/C-400℃性能仅衰减5.7%。NiSe2/C的最佳微波合成参数为:以BP2000为载体,硒/镍投料比为3.0,微波功率为800 W,微波时间为3 min,不需热处理。主相为立方相,平均晶粒尺寸为32.1 nm,氧还原电位为0.52 V。经1000圈加速老化实验,性能几乎不变。虽然其氧还原活性较差,但稳定性明显优于热处理后的CoSe2/C。微波合成得到不同钴含量(x,金属原子中钴原子的比例)的三元催化剂(CoxNi1-x)Se2/C呈现以立方相为主的类固溶体结构。当x从0增到1.0时,平均晶粒尺寸从32.1 nm降到20.6 nm,氧还原电位从0.50 V升到0.68 V,活性高于NiSe2/C。经1000圈加速老化实验,性能不衰减,稳定性优于CoSe2/C。在微波合成CoSe2/C的基础上,通过化学还原法引入少量钌(5.75wt%),得到三元催化剂Ru(CoSe2)/C。未热处理得到的Ru(CoSe2)/C呈现六方相钌与正交相CoSe2的混合相,经400 ℃热处理后,钌通过相变进入CoSe2晶格,形成新的立方相(RuxCoy)Se2/C,半波电位从0.63 V提至0.68 V。经1000圈加速老化实验,性能衰减率为2.2%。由于形成了氧还原活性及稳定性更佳的新物种,使得三元金属硒化物比二元金属硒化物具有更优越的电催化及稳定性能,钌的利用率显著提高。Ru(CoSe2)/C-400 ℃的开路电位和半波电位(0.88 V;0.68 V)相较于 CoSe2/C-400 ℃(0.80 V;0.55 V)分别提高了 10%和 23.6%。