對燃料電池用三維石墨烯鉑催化劑進行了研究

對燃料電池用三維石墨烯鉑催化劑進行了研究

最近，中國科學院合肥材料科學研究所應用等離子體物理研究所王琦的研究小組在甲醇氧化方面取得了進展。相關內(nèi)容發(fā)表在《應用表面科學》上。

直接甲醇燃料電池（DMFC）的工作原理是，在氧化還原反應過程中，陽極中的甲醇在催化劑的作用下失去電子，通過外部電路進入陰極，同時氫離子（酸性電解質(zhì)）通過電解質(zhì)膜從陽極轉(zhuǎn)移到陰極，并在陽極上形成一個完整的陰極。然后陰極中的氧被催化還原得到電子，從而形成電流回路。電源。其中，催化劑對陽極的甲醇氧化非常重要。近年來，人們開展了越來越多的研究，主要集中在提高貴金屬催化劑的利用率、改性載體、制備合金催化劑等方面，以提高其抗中毒能力。

鉑作為一種性能優(yōu)異的貴金屬催化劑，受到廣泛關注。載鉑納米粒子的載體往往對最終的催化性能有很大的影響，氧化石墨烯常用作貴金屬載體。然而，以氧化石墨烯為載體的電化學性能測試并不能達到預期的結(jié)果。

研究人員將氧化石墨烯（Go）和碳納米管（CNT）組裝成三維結(jié)構(gòu)，然后加載鉑，通過氫等離子體放電獲得比表面積大的鉑基三維石墨烯碳納米管催化劑（PT/GNTS），對甲醇氧化具有良好的催化性能。n.該技術結(jié)合了GO和CNT的優(yōu)點，通過自組裝形成三維復合結(jié)構(gòu)，擴大了比表面積，更有利于鉑納米顆粒的分布（圖1）。

隨后，制備了一系列具有不同go/cnts質(zhì)量比（go:cnts=0:1、1:6、1:4、1:2、1:1、2:1、4:1、6:1和1:0）的催化劑。結(jié)果表明，Go:CNTs=1:2對甲醇的催化性能最好，電流密度為691.1mA/mg，比市售鉑碳催化劑高87.7%，優(yōu)于大多數(shù)報道的其它催化劑，經(jīng)過3600s的Ca試驗，電流密度仍然較高（圖2），其結(jié)果與該催化劑的性能密切相關。承運人的結(jié)構(gòu)和性能。本文的研究對甲醇氧化反應高效催化劑的制備具有重要意義，為三維石墨烯載體的制備提供了新的思路。

研究工作得到了國家自然科學基金、安徽省杰出青年科學基金會、中國科學院青年促進會和合肥研究院院長基金的資助。

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