稀土掺杂PtRu/C催化剂的制备及其对甲醇电氧化的性能

题名:稀土掺杂PtRu/C催化剂的制备及其对甲醇电氧化的性能
作者:安筱莎
学位授予单位:广西师范大学
关键词:直接甲醇燃料电池;;甲醇电氧化;;阳极催化剂;;稀土改性;;原位FTIR光谱
摘要:
 本文通过化学还原和热处理方法对商业PtRu/C催化剂进行稀土改性,制备了一系列PtRuRE/C (RE = La, Eu, Gd, Y, Sm和Er)催化剂。利用TEM、EDS、XRD和XPS技术对催化剂进行表征,并通过电化学原位FTIR光谱技术从分子水平研究了甲醇在PtRuRE/C催化剂上电催化氧化的反应过程。获得的主要原创性结果如下:(1)优Neodymium magnets化了稀土修饰PtRu/C催化剂的最佳条件。发现当热处理温度为150℃,且催化剂中的Pt:Ru:RE原子比为1:1:_(0.3)时对甲醇的电催化氧化性能最好;(2)稀土掺杂未改变PtRu/C催化剂的平均粒径,且稀土元素以金属和氧化物两种形态修饰PtRu表面,其中以氧化物形态为主。循环伏安和计时电流法测试表明,除PtRuGd_(0.3)/C外,PtRuRE_(0.3)/C催化剂对甲醇的电氧化均表现出比JM PtRu/C更高的催化活性和稳定性,其大小顺序为:PtRuEu_(0.3)/C > PtRuEr_(0.3)/C > PtRuY_(0.3)/C > PtRuSm_(0.3)/C > PtRuLa_(0.3)/C > JM PtRu/C > PtRuGd_(0.3)/C。指示除Gd外的稀土掺杂有效增强了JM PtRu/C催化剂的甲醇氧化活性和稳定性,且稀土Eu的助催化性能最高;(3)原位FTIR反射光谱研究结果表明,较低电位下甲醇在催化剂上解离吸附的吸附http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php态产物是线型吸附态CO(COL)。稀土掺杂使催化剂的Stark系数增大,其大小顺序为:PtRuEu_(0.3)/C > PtRuEr_(0.3)/C > PtRuY_(0.3)/C > JM PtRu/C,指示稀土元素的电子效应削弱了CO在催化剂表面上的吸附强度,从而提高了稀土掺杂催化剂的甲醇氧化活性和抗CO毒化的能力,其中Eu的增强效应是最大的,这与电化学的测试结果相吻合。原位时间分辨FTIR光谱结果也证实,Eu的掺杂明显提高了JM PtRu/C催化剂对甲醇的氧化反应速率。
学位年度:2010