铂-氢钨青铜复合材料电催化甲醇的性能

                                                          　               铂催化剂的拉曼光谱

　　直接甲醇燃料电池由于甲醇来源丰富, 易储存且价格便宜等优点被广泛研究. 对甲醇氧化最具活性的催化剂为贵金属铂. 铂的资源贫乏且易被甲醇氧化中间产物如CO毒化, 制约了燃料电池的实用化进程. 因此, 提高贵金属的利用率, 避免贵金属中毒是直接甲醇燃料电池的研究热点.

       研究发现, 过渡金属元素或氧化物与铂形成合金或复合物时, 不仅可以降低铂的用量, 同时还能促进铂对甲醇氧化的催化活性. 钨和钼与铂结合具有特殊的功能, 钨和钼经氧化还原后可以形成氢青铜(H_xMO₃(0<x<2,M=Mo; 0<x<1,M =W)), 低氢含量的氢青铜能够接受质子, 促进甲醇在铂上的氧化; 高氢含量的氢青铜能够提供质子, 促进氧在铂上的还原, 因而钨和钼与铂的组合对直接甲醇燃料电池具有特殊的意义.

       文献广泛报道的钨和钼与铂的复合催化剂主要涉及Pt-M(M=W,Mo)合金和Pt-MO₃(M=W,Mo)复合物. Pt-M(M=W, Mo)合金通常采用溅射法制得,钨和钼的初始形态是合金元素, 应用过程中形成氢青铜. Pt-MO₃(M=W, Mo)复合物通常用铂与钨或钼的氧化物混合制得, 钨和钼的初始形态是氧化物,应用过程中同样形成氢青铜.

       华南师范大学化学与环境学院李伟善等人用循环伏安法在玻碳电极上制备出铂-氢钨青铜(Pt-H_xWO₃)催化剂, 用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱和循环伏安法研究了催化剂的组成、结构及其对甲醇氧化的催化作用. 结果表明, Pt-H_xWO₃的活性与制备溶液中铂与钨原子比及酸度有关, 与相同条件下制备的纯铂(Pt)催化剂相比, Pt-H_xWO₃对甲醇的氧化有更强的催化活性.当制备溶液中铂和钨的原子比为1：8 时,得到的催化剂Pt-H_xWO₃中铂与钨原子比为4：1, 其催化活性最佳,甲醇氧化电流是Pt作为催化剂时的1.7倍. Pt-H_xWO₃的强催化活性归因于其抗CO中毒能力, CO 在Pt-H_xWO₃上氧化起始电位提前了50 mV.