单分散中空碳球的制备及其在DMFCs中的应用研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jjuuhhuu
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直接燃料甲醇电池(DMFCs)由于具有燃料甲醇来源丰富、绿色环保等优点而成为当前研究的热点。中空碳球(HCSs)尤其是单分散中空碳球,因为其具有比表面积高、密度低、热稳定性及化学稳定性好等优异性能,在催化和吸附等领域展现出了巨大的应用潜力。PtRu双金属催化剂是目前公认的最佳甲醇电氧化催化剂,因此单分散中空碳球结合PtRu双金属催化剂对克服当前DMFCs催化剂成本高、活性低等缺点具有积极意义。基于此,本论文开展了以单分散中空碳球为载体的PtRu负载型催化剂的研究。主要研究工作有以下几方面:(1)通过经典乳液聚合法合成了粒径大小约为200±20nm的聚苯乙烯(PS)乳胶粒,然后以它为模板,通过水热法在其表面包覆酚醛树脂(PF),制备得粒径大小约为400nm的PS@PF复合球,接着采用st ber法制备得PS@PF@SiO2,然后利用SiO2的限域作用对PS@PF复合球进行高温碳化,碳化后除去SiO2便制得单分散中空碳球。TEM表征表明中空碳球的粒径大小约为390±10nm;BET表征表明中空碳球的比表面积为226.6m2g1。(2)以已制备的单分散中空碳球为载体,NaBH4为还原剂,采用浸渍还原法制备得一系列PtRu双金属负载催化剂(PtRu/HCSs),PtRu负载量分别为11.00wt%、15.75wt%及19.52wt%。采用XRD、TEM对它们的结构和形貌进行了表征。结果表明,所制得的一系列PtRu/HCSs上的PtRu颗粒粒径分布较窄,其平均大小约在24nm之间。(3)采用循环伏安法、电化学交流阻抗法、计时电流法研究了所制备的一系列PtRu/HCSs催化剂电化学氧化甲醇的活性。结果表明,当PtRu负载量为15.75wt%时,制备的PtRu/HCSs催化剂(PtRu/HCS-2)具有最高的电化学氧化甲醇活性,其电氧化甲醇电流为650.01mAmg–1Pt;且催化剂的稳定性最佳。
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