直接甲醇燃料电池载体及其负载Pt催化剂的制备与性能研究

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分别在四氯化锡或硫酸钛的酸性溶液中,使苯胺单体发生氧化聚合,制备锡(钛)氧化物/聚苯胺复合材料。经不同温度(500、600、700、800℃)的氯化锂—氯化钾熔融盐处理后,获得锡(钛)氧化物/氮掺杂碳复合物;并以此作为载体,氯铂酸为前驱体,硼氢化钠为还原剂,制备锡(钛)氧化物/氮掺杂碳负载铂催化剂。在对不同载体的结构、形貌及电化学性能进行研究的基础上,考察了负载在不同载体上的铂催化剂对甲醇氧化的电催化性能。与商用碳黑(Vulcan XC-72和EC300J)负载的铂催化剂相比,锡氧化物/氮掺杂碳负载铂催化剂表现出了更优异的电催化性能。计时电流和循环伏安法研究结果表明,在极化1000秒后,600℃熔融盐中获得的锡氧化物/氮掺杂碳负载铂催化剂的电流密度是商用碳黑负载铂催化剂2倍以上;而甲醇的起始氧化电位也比EC300J负载铂催化剂的低约0.1V。尽管钛氧化物/氮掺杂碳负载铂催化剂的催化性能还不理想,但本研究发现,钛氧化物晶型对所制备催化剂性能有明显影响。此外,本研究还通过高温熔盐碳化聚苯胺/碳纳米管复合材料,制备了氮掺杂碳修饰碳纳米管;并比较了不同温度熔融盐处理的氮掺杂碳修饰碳纳米管负载铂催化剂的电催化性能。本研究不仅为氮掺杂碳的制备提供了新途径,而且为制备其它金属氧化物与碳的纳米杂化材料提供了有益的借鉴。
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