铂碳纳米管复合催化剂的XRD
直接醇类燃料电池(DAFC)由于其燃料来源丰富、价格低廉、携带和储存安全方便等独特的优越性而成为当前燃料电池研究的前沿课题.其中直接甲醇燃料电池(DMFC)受到广泛关注, 然而由于甲醇有一定的毒性, 限制其在诸如手机、笔记本电脑等可移动电源领域的应用. 因此探索其它无毒有机小分子燃料十分必要.乙醇可从农作物中大量生产, 来源丰富, 是一种可再生无毒绿色燃料,因而直接乙醇燃料电池(DEFC)具有更广阔的应用前景, 近年来受到国内外研究者的关注. 乙醇因含有C—C键, 电氧化过程更为复杂, 常用的Pt基催化剂对乙醇氧化的电催化活性不高. 因此, 研究对乙醇氧化具有高催化活性的阳极催化剂是发展DEFC的关键. 目前报道的DEFC阳极催化剂性能较好的有PtSn、PtRu、PtRuMo以及PtRu/CuNi合金.但总体而言,其催化活性和稳定性仍不能令人满意.
纳米TiO2(nanoTiO2)在酸、碱介质中都有很好的稳定性, 是一种性能优良的电催化剂和催化剂载体, 并可以改变Pt表面的电子特性, 降低CO在其表面的吸附强度. 碳纳米管(CNT)具有独特的电学、热导和力学性能, 且拥有纳米级管腔结构、较高的比表面积和表面活性.
安徽师范大学化学与材料科学学院褚道葆等人通过前驱体Ti(OEt)4直接水解和电化学扫描电沉积法制备在Ti基体上的纳米TiO2-碳纳米管复合膜载Pt(Pt/nanoTiO2-CNT)复合催化剂. 透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)结果表明, 锐钛矿型纳米TiO2粒子和Pt纳米粒子(粒径均为5~10 nm)均匀地分散在碳纳米管表面.通过循环伏安和计时电流法研究表明, Pt/nanoTiO2-CNT复合催化剂(Pt载量为0.32 mg·cm-2)具有高达51.8 m2·g-1的电化学活性比表面积, 常温常压下对乙醇的电化学氧化具有高催化活性和稳定性, 乙醇氧化峰电位分别为0.59、0.96和0.24 V, 氧化峰电流密度分别达到-115、-113和-75 mA·cm-2.复合催化剂对乙醇电氧化的高催化活性可归因于nanoTiO2、CNT和Pt纳米粒子的协同催化作用.