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直接醇类燃料电池作为一种高效环保的能源设备,其具有高能量密度,污染物排放量低和操作温度温和的特点。醇类燃料的氧化过程很缓慢而且机理复杂,实现燃料电池的商业化需要开发高效的醇类氧化催化剂。Pt是最高效的醇类氧化单金属催化剂,然而其表面容易被吸附的中间体毒化,导致催化剂活性和稳定性降低。考虑到其具有独特的催化能力却储量有限,因此需要提高Pt在燃料电池技术应用中的催化效率。本论文旨在制备稳定高效的直接醇类氧化电池催化剂,将Pt与金属有机框架(Metal-organic Framework,MOF)衍生物复合,利用 Pt 与过渡金属及其载体之间的协同效应提高催化剂的催化能力。具体研究内容如下:(1)通过将Pt纳米颗粒与ZIF-67结合后放入管式炉中煅烧,原位生成的氮掺杂碳(NC)作为PtCo纳米颗粒的载体,得到了 PtCo-NC催化剂。催化剂的结构和形貌通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进行研究,并且测试了其甲醇和乙醇的电氧化性能。与Pt/C催化剂相比,PtCo-NC的醇类氧化性能提高了数倍,稳定性也得到了提升。其具有较高的醇类氧化性能是因为提高了材料的抗CO中毒能力,原位形成的PtCo纳米颗粒和氮掺杂碳载体之间的协同效应也促进了性能的提高。(2)通过将 Pt 纳米颗粒与 Ni-BTC MOF(Nickel-Benzenetricarboxylic Acid Metal-organic Framework)结合,使用管式炉煅烧得到 PtNi-C 催化剂,通过硝酸浸渍移除不稳定的Ni物种,得到酸洗后的PtNi-C催化剂。酸洗后的PtNi-C催化剂含有稳定的PtNi纳米颗粒包裹在石墨化碳层中。通过比较发现酸洗后得到的催化剂性能得到了较大的提升。同时也研究了 MOF衍生催化剂中不稳定物种移除的重要性,对有关催化剂的制备和性能研究具有重要意义。(3)通过置换反应制备了 Pt-Cu-Mo2C催化剂,该催化剂可以有效催化醇类氧化反应。通过调整催化剂制备过程中氯铂酸的加入量,制备了一系列的Pt-Cu-Mo2C催化剂。通过TEM、XRD和X射线光电子能谱(XPS)对Pt-Cu-Mo2C催化剂的结构进行研究。Pt-Cu-Mo2C-1:3(反应物中Pt:Cu原子比为1:3)催化剂具有最好的性能。Pt均匀的分布在Cu-Mo2C载体上,暴露出了更多的活性位点,也增强了 Pt和基底间的相互作用。Pt与基底间存在电子效应,Pt从基底中得到电子,降低了 d带中心,提高了催化剂的性能,同时Cu和Mo2C也为醇类氧化过程提供了含氧物种,促进了醇类氧化反应的进行。在醇类氧化过程中,由于Pt和载体间的协同效应,催化剂的活性和稳定性得到了显著提升。