铂铋二元相图
根据Pt-Bi二元相图,Pt-Bi间共有三种化学计量比的金属间化合物:Pt1Bi1,Pt1Bi2和Pt2Bi3(仅在570-685℃间稳定存在),其不存在Pt-Bi二元固溶体合金。Pt-Bi金属间化合物在低温燃料电池电催化剂中的应用研究开展较早,制备Pt-Bi二元金属间化合物的方法也较多,除传统高温热处理方法外,也有通过液相还原得到。
对Pt-Bi金属间化合物进行电化学测试表明,Pt1Bi1具有较高的电催化氧化甲酸和甲醛的活性,主要表现在较相同类型的单Pt催化剂其电催化氧化起始电位更低、电流密度更大,与单Pt电催化氧化会产生COads类中间物不同,在Pt1Bi1上进行的电催化氧化反应基本无COads类中间物,分析实验数据及量子化学理论计算,形成Pt1Bi1金属间化合物导致Pt-Pt键长从单铂的2.27A增加到4.32A及由此电子结构改变使得COads类中间物较难在Pt1Bi1上吸附,因此其具有很好的耐COads性能。
Pt1Bi1金属间化合物对甲醇氧化没有催化活性,但对乙醇及乙二醇表现出了一定的电催化氧化活性。据以上特性,Pt1Bi1除能作有机小分子催化氧化的电催化剂外,还可用作直接甲醇燃料电池阴极耐甲醇氧还原催化剂。Pt1Bi2金属间化合物具有较高的电催化氧化甲酸活性,但是其对甲醇、乙醇及乙二醇皆没有催化活性,Pt1Bi2可作为一种很好的的耐甲醇氧还原催化剂。Pt-Bi金属间化合物所表现出来的较高的电催化活性及选择性是与其结构特性及其电子结构密切相关的。虽然Pt-Bi金属间化合物表现出很优异的电化学性能,但是也存在一定的问题,这主要表现在其较差的稳定性方面,即其在电化学环境下Bi的溶解导致Pt-Bi金属间化合物的电催化活性降低。