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燃料电池是一种不经过燃烧直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的发电装置,是一种绿色能源技术。对解决目前世界面临的“能源短缺”和“环境污染”这两大难题具有重要意义,被认为是21世纪的最为重要的能源动力之一。其中,低温燃料电池如质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC),具有工作温度低,启动快,能量转化率高等特点,是未来电动汽车、野外电站、便携式电源的理想替代电源,是燃料电池优先发展的类型之一。电催化剂、质子导电膜、电极为低温燃料电池的关键材料。价格昂贵是目前低温燃料电池商业化最大的问题,这主要是电池的关键材料成本过高所引起,其中电催化剂占有很大的比重。因此发展新型催化剂制备技术,制备高活性催化剂,提高其利用率,降低用量,对降低燃料电池成本具有重要意义。 本文研究了一种利用微波介电加热技术,制备负载型贵金属催化剂的新方法,其在快速性、方便性、经济性、设备简易性等方面与其他方法相比具有突出的优势,是一种快速制备高活性纳米催化剂的全新方法。本研究利用此方法,制备了不同负载量的Pt/C(VulcanXC-72)、Pt/多壁碳纳米管(MCNTs)催化剂,采用XRD、TEM、XPS、EDX以及循环伏安法、计时电流法、计时电位法等方法进行了表征,同时以此催化剂,采用低粘度醇为预分散剂,高粘度醇为稳定剂的催化剂浆料制备技术,进行了PEMFC、DMFC研究。 TEM和XRD分析表明,Pt在碳载体上的固定沉积过程所用的微波加热程序,对最终Pt粒径大小和分布的控制具有显著地影响,其中分别采用微波加热10s停留90s和100s的微波加热程序制备的40%Pt/C催化剂IMH-90s和IMH-100s的Pt粒径为3.2nm和3.0nm,并且具有非常均匀的分布。SEM和UV研究表明此方法制备的催化剂的粉体颗粒在10μm左右,与E-TEK公司催化剂相比具有更小的粉体粒径和更容易的分散特性;通过电化学活性面积的测定和对甲醇氧化性能的研究表明IMH-90s和IMH-100s与E-TEK催化剂相比具有更大的电化学活性面积和更高的甲醇氧化电流密度。同时通过调整微波加热程序制备的60%Pt/C催化剂与同类E-TEK相比,其具有更均匀的分布,Pt粒径为4nm左右,并且拥有更高的电化学活性。 采用XRD、TEM、XPS等表征方法研究了微波调控法制备Pt/MCNTs催化剂的制备机制及影响因素,发现Pt以二价和四价Pt的氧化物沉积在MCNTs表面,进一步还原后,Pt大部以零价Pt的形式存在;Pt的粒径