不同处理方法合成的铂碳纳米管管复合材料
碳纳米管具有独特的中空管腔结构和优异的电子性质、吸附性能、力学及热力学稳定性能等优点,被认为是优良的催化剂载体之一. 在直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极催化剂的制备中, 以碳纳米管为载体,催化剂主要以负载Pt基金属(如Pt、PtRu、PtSn等)为主. 为了增加金属微粒的负载量, 使主催化剂粒子能均匀地分散在其表面上, 碳纳米管一般需要酸化处理, 这在一定程度上破坏了碳纳米管结构的完整性, 使其导电性有所降低. 将碳纳米管直接以芳香族小分子或者聚合物基分子非共价功能化成为改进载体性能的主要途径之一.
导电聚合物由于具有单体廉价、易制备、高的比表面积、高稳定性等优点, 作为催化剂载体近年来受到广泛关注, 且以纳米结构的导电聚合物负载纳米簇状Pt微粒制得的复合催化剂, 金属微粒的分散性得到了一定的提高, 催化剂对甲醇表现出了良好的电催化活性. 因此, 将导电聚合物与导电性能优良的碳纳米管复合,以此作为Pt基金属载体应用于DMFC阳极的催化剂, 不仅可以获得催化剂高比表面积的特性, 也可以使催化剂颗粒较为均匀地分散在载体表面, 提高催化剂的利用率. 聚乙酰苯胺(PAANI)为聚苯胺的衍生物之一, 具有良好的导电性和氧化还原特性, 在生物传感器应用方面在过去几年己经有较深入的研究,但在电催化领域研究的相对较少.
广西师范大学化学化工学院赵彦春等人以原位化学聚合的聚乙酰苯胺/多壁碳纳米管(PAANI-MWCNTs)复合纳米材料作为载体, 采用硼氢化钠还原法将Pt纳米粒子担载到PAANI-MWCNTs复合纳米材料表面, 制备了Pt/PAANI-MWCNTs复合纳米催化剂. 样品的结构和形貌用紫外-可见(UV-Vis)光谱、拉曼光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X 射线衍射(XRD)进行了表征. 结果表明,聚乙酰苯胺与碳纳米管之间存在较强的π-π相互作用, 使其能牢固地吸附于多壁碳纳米管表面, 对碳纳米管的结构完整性和导电性有一定的改善作用. 同时, 金属Pt纳米颗粒较为均匀地分散在PAANI-MWCNTs表面,粒径分布范围较窄. 采用循环伏安法和计时电流法在酸性溶液中研究了Pt/PAANI-MWCNTs催化剂对甲醇的电催化氧化活性, 结果表明Pt/PAANI-MWCNTs复合纳米催化剂比用混酸处理的碳纳米管载铂催化剂对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和更好的抗中毒能力及稳定性.