杂多酸对甲醇阳极氧化行为影响的研究

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直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其燃料来源丰富、价格便宜、运输和存储安全等优点而受到广泛的重视。但是,阳极催化剂的低活性限制了DMFC的实际应用。为了改善铂基催化剂氧化甲醇的催化活性,本论文首先通过循环伏安扫描法制备了不同浓度磷钼酸和磷钨酸修饰的Pt/GC电极,通过研究Pt/GC电极在修饰前后在硫酸溶液中及含甲醇的硫酸溶液中的循环伏安行为发现,磷钼酸和磷钨酸均能在PtRu/C电极上发生氧化还原反应,而且杂多酸修饰浓度对Pt/GC电极氧化甲醇的催化活性有很大影响。当杂多酸浓度为1×10-3mol/L时,修饰电极对甲醇的催化氧化活性最高,并且杂多酸修饰Pt/GC电极氧化甲醇的起峰电位随着杂多酸浓度的增加而负移。通过化学还原法合成了PtRu/C,PtRuWO3/C和PtRuMoO3/C三种碳载合金催化剂,并进行XRD及TEM测试,发现铂钌组成了合金相,而过渡金属则是以无定型的结构存在的。计算了它们的粒子平均半径和晶格常数,由于过渡金属的加入使得PtRuWO3/C和PtRuMoO3/C中铂钌合金的平均粒径变大。分别采用磷钼酸和磷钨酸对三种催化剂得到的催化电极进行了修饰,并用循环伏安曲线和不同电位下的恒电位I-t曲线测试了它们的性能。结果发现, PtRuMoO3/C电极对甲醇的电催化氧化活性最好,其中磷钼酸修饰PtRuMoO3/C电极氧化甲醇的电催化活性最高。最后,根据杂多酸的结构和相应的物理化学性质,对杂多酸与铂基催化电极电催化氧化甲醇的机理进行了初步探讨。由于磷钨酸中的钨可以脱出并少量沉积到催化剂表面,而且从电负性来说Mo-O的键能小于W-O,键能小的杂多酸有较强的氧化性,所以钼系杂多酸催化活性要好于钨系杂多酸。
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