Pt-La2O3-TiO2/C阳极催化剂的制备及在燃料电池中的电化学性能

论文摘要

直接甲醇燃料电池（DMFC）具有燃料来源丰富、便于携带等优点，受到广泛关注。但DMFC的发展仍然存在许多问题，其中之一就是DMFC使用的铂族催化剂对甲醇氧化的催化活性不高，容易被甲醇氧化的中间物种CO毒化。为此，本文从以下几方面研究了Pt-La2O3-TiO2／石墨电极催化剂的催化活性和抗CO中毒性能。1、用溶胶凝胶法和电沉积法制备了稀土元素掺杂的Pt-TiO2／石墨阳极催化剂。利用XRD、AFM、SEM和EDX等现代实验方法研究了合成条件、电极表面组成和电化学性能的关系。实验结果表明，Pt-La2O3-TiO2／石墨电极对甲醇具有较好的催化氧化活性和抗CO毒化的性能。通过循环伏安扫描1600循环考察了电极的长期工作稳定性，结果表明，La2O3的掺杂改善了Pt-La2O3-TiO2／石墨电极长期工作的稳定性。2、首次将制备的Pt-La2O3-TiO2／石墨电极应用于CH3OH、HCHO、HCOOH和C2H5OH体系。多种现代实验手段研究表明，Pt-La2O3-TiO2／石墨电极对CH3OH、HCHO、HCOOH和C2H5OH体系的氧化都具有较好的电催化活性和稳定性，为扩大Pt-La2O3-TiO2／石墨电极的应用范围打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 燃料电池的发展简介
• 1.3 燃料电池的概述
• 1.3.1 燃料电池和一般电池的区别与联系
• 1.3.2 燃料电池的分类
• 1.3.3 燃料电池的组成
• 1.3.4 燃料电池的工作原理
• 1.3.5 燃料电池的优点
• 1.3.6 燃料电池的应用
• 1.3.7 燃料电池的发展展望
• 1.4 直接甲醇燃料电池的概述
• 1.4.1 质子交换膜燃料电池的工作原理及其优点
• 1.4.2 研究直接甲醇燃料电池的原因
• 1.4.3 直接甲醇燃料电池的基本结构
• 1.4.4 直接甲醇燃料电池的工作原理
• 1.4.5 直接甲醇燃料电池存在问题以及研究热点
• 1.5 直接甲醇燃料电池的结构概述
• 1.5.1 直接甲醇燃料电池的单电池和电池堆的结构
• 1.5.2 直接甲醇燃料电池的膜电极概述
• 1.5.3 双极板和流场
• 1.5.4 优化电极结构及 MEA制备工艺的必要性
• 1.6 直接甲醇燃料电池阳极电催化氧化
• 1.6.1 电催化原理
• 1.6.2 甲醇在阳极上的电催化氧化机理
• 1.6.3 直接甲醇燃料电池阳极催化剂中毒机理
• 1.7 直接甲醇燃料电池阳极电催化剂的研究现状
• 1.7.1 贵金属阳极催化剂
• 1.7.2 非贵金属电催化剂
• 1.8 直接甲醇燃料电池阳极电催化剂的制备
• 1.9 本论文拟进行的研究及预期的成果
• 2O₃-TiO₂/C电极对甲醇氧化的电催化作用'>第2章 Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极对甲醇氧化的电催化作用
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料和化学试剂
• 2.2.2 电极的制备
• 2.2.3 循环伏安实验
• 2.2.4 计时电流法分析
• 2.2.5 电极表面催化层的物相分析
• 2.2.6 电极表面催化层的显微图象观察
• 2.2.7 能谱分析
• 2.3 结果与分析
• 2/C电极Pt-RE₂O₃-TiO₂/C电极对CH₃OH电催化氧化作用'>2.3.1 Pt-TiO₂/C电极Pt-RE₂O₃-TiO₂/C电极对CH₃OH电催化氧化作用
• 2.3.2 扫描速度、甲醇的浓度等对甲醇氧化行为的影响
• 2/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极催化剂的表征'>2.3.3 Pt-TiO₂/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极催化剂的表征
• 2.3.4 甲醇氧化过程的解析
• 2.4 本章小结
• 2O₃-TiO₂/C电极对CO氧化的电催化作用'>第3章 Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极对CO氧化的电催化作用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料和化学试剂
• 3.2.2 电极的制备
• 2/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极上的电催化氧化'>3.2.3 CO在Pt-TiO₂/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极上的电催化氧化
• 3.2.4 计时电流分析
• 3.3 结果与分析
• 2/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极上的吸附和氧化'>3.3.1 CO在Pt-TiO₂/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极上的吸附和氧化
• 3.3.2 扫描速度、CO的吸附时间等对CO的氧化行为的影响
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 2-La₂O₃/C电极对其它有机小分子氧化的电催化作用'>第4章 Pt-TiO₂-La₂O₃/C电极对其它有机小分子氧化的电催化作用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料和化学试剂
• 4.2.2 电极的制备
• 2/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极对有机小分子电催化氧化'>4.2.3 Pt-TiO₂/C电极和Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极对有机小分子电催化氧化
• 4.2.4 计时电流分析
• 4.3 结果与分析
• 2/C电极Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极对甲醛、甲酸和乙醇的电催化氧化作用'>4.3.1 Pt-TiO₂/C电极Pt-La₂O₃-TiO₂/C电极对甲醛、甲酸和乙醇的电催化氧化作用
• 4.3.2 扫描速度、有机小分子的浓度等对甲醛、甲酸和乙醇氧化行为的影响
• 2/C电极和Pt_La₂O₃-TiO₂/C电极上氧化的情况比较'>4.3.3 甲醇、甲醛、甲酸在Pt-TiO₂/C电极和Pt_La₂O₃-TiO₂/C电极上氧化的情况比较
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历