PtCo双金属空心球的制备及其对甲酸的电催化氧化II. 甲酸在PtCo双金属空心球上的电催化氧化.docx

《PtCo双金属空心球的制备及其对甲酸的电催化氧化II. 甲酸在PtCo双金属空心球上的电催化氧化.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PtCo双金属空心球的制备及其对甲酸的电催化氧化II. 甲酸在PtCo双金属空心球上的电催化氧化.docx（2页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、PtCo双金属空心球的制备及其对甲酸的电催化氧化II.甲酸在PtCo双金属空心球上的电催化氧化唐亚文I张玲玲I周萍I包建春I陆天虹3I南京师范大学化学与环境科学学院，南京210097；2中国科学院长春应用化学研究所，长春130022,直接甲醇燃料电池(DMFC)由于燃料来源丰富、价格低廉、贮存与携带方便和能量密度高等优点，正日益受到研究者的重视。但目前DMFC还存在一些问题，首先是甲醇有毒和易燃。其次是甲醇能透过NafiOn隔膜到达阴极室而在阴极上发生氧化，这不但浪费了甲醇，而且会降低电池的性能。另外，常用的Pt催化剂对甲醇氧化的电催化性能较差，而且易被甲醇氧化的中间产物毒化。因此，近年来人们

2、开始寻找新的燃料以替代甲醇。在已经研究过的甲醇替代燃料中，甲酸有较多优点，如甲酸的电化学氧化性能要比甲醇好，理论开路电压是1.45V,比甲醇高。由于NafiOn膜中的磺酸基团与甲酸阴离子间有排斥作用，因此，甲酸对Nafion膜的渗透率远小于甲醇。同时还有不易燃，可高浓度使用等优点。因此，近年来直接甲酸燃料电池(DFAFC)已经受到广泛的关注。目前，研究得较多的DFAFC的阳极催化剂主要是Pt和Pt基复合催化剂，但最近Mase1研究组发现Pd对甲酸氧化有独特的高催化活性口也，其对甲酸的电催化活性明显优于Pt金属。并且，Pd对甲酸的电催化活性随着Pd金属粒子的减小逐渐增大，这意味着具有较小粒径和较

3、大比表面积的Pd金属粒子对甲酸的电催化氧化拥有较高的电催化活性。因此本文研究了具有较高比表面积的PdCo双金属空心球对甲酸的电催化氧化。PdCo双金属空心球的制备见本文第一部分:直接液相还原制备PtCo双金属空心球。电化学测试采用常规三电极体系的电化学池。对电极为铝片，参比电极为饱和甘汞电极(SCE),本文所述电位均相对于SCE。在电化学测试前，溶液通高纯N1Omin以除去溶解的氧,测量时溶液上方通岫保护。在进行循环伏安法测量时，电位扫描速率为50mVso实验在30。C下进行。玻碳电极表面的Pd载量为28gcm2o图1为PdCo双金属催化剂在0.5mo1/1H2SO4空白溶液中的循环伏安图，图

4、2为循*国家自然科学基金(20573057、20473038)江苏省科技厅高新技术基金(BK2006224)、江苏省教育厅基金(04KJB15006605KJB150061)o环伏安图中氢的吸脱附区。从氢的吸脱附区计算得到PdCo双金属空心球和实心球的电化学活性面积分别为12.9and7.5m2gPd,说明PdCo双金属空心球拥有更高的电化学活性面积。图3是PdCo双金属催化剂在0.5mo1/1H2SO4+0.5mo1/1HCOOH的循环伏安图。在正向扫描方向上,HCOOH在PdCO催化剂上出现两个氧化峰,其中主峰位于约O.IOV处,一个非常小的肩峰出现在约0.54V,这与文献报道的甲酸在Pd

5、/C催化剂上氧化的峰电位相似。在PdCo空心球上主峰和肩峰的峰电流密度分别为5.0103and1.0IO3Acm2.明显大于PdCo实心球(3.9101.5103Acm2)o这说明Pteo空心球对甲酸的电催化氧化性能明显优于实心球。另外一方面，C.RiCe等人的研究认为甲酸的电催化氧化有两个途径，即：直接途径和Co途径。直接氧化途径拥有更快的动力学，并且不产生CO毒化物种。在Pd/C催化剂上，位于0.1V处甲酸氧化的主峰可能是通过直接途径；而0.54V处的肩峰与CO途径有关。图3中，甲酸在PdCo空心球上的电催化氧化峰的主峰和肩峰的峰电流密度比为0.2,明显大于PdCO实心球(0.38),以及

6、文献报道的甲酸在Pd/C催化剂上氧化的峰值比(0.5)o这进一步表明PdCo双金属空心球对甲酸的电催化氧化拥有更高的电催化活性。-0.20.00.20.40.60.8EV(vs.SCE)图3(a)PdCo空心球和(b)实心球在0.5mo1/1H2SO4+0.5mo1/1He(X)H溶液中的循环伏安曲线参考文献:1.C.Rice,S.Ha,R.I.Mase1,P.Waszczuk,A.Wieckowki,T.Barnard,J.PowerPowerSources,PowerSources,Mase1,P.S.117(2003)35.115(2003)229.BagusandA.Sources,111(2002)83.2. Y.W.Rhee,S.Ha,C.Rice,R.I.Mase1,J.3. C.Rice,S.Ha,R.I.Mase1,A.Wieckowki,J.4. W.P.Zhou,A.1ewera,R.1arsen,R.I.Wieckowski.J.Phys.Chem.B,110(2006),13393.5. 1.1.Zhang,T.H.1u,J.C.Bao,Y.W.Tang,C.1i,E1ectrochem.Comm.,8(2006),1625.