双功能Pt-M(M=Ru,Fe,Mo)电催化剂

                            双功能Pt-M(M=Ru,Fe,Mo)电催化剂制备

　　采用软模板或硬模板法制得的有序介孔碳(OMCs)因具有高的比表面积、可调的中孔尺寸和表面官能团性质而广受关注, 已经应用于催化剂载体, 吸附剂, 传感器和电极材料等领域. OMCs可负载Pt制成电催化剂而用于DMFCs/PEMFCs中。

本课题组前期以介孔氧化硅SBA-15为硬模板剂, 糠醇和三甲苯为初始碳源, Pt和Ru的乙酰丙酮化物为金属前驱体和次级碳源, 采用一步法直接制备了OMC负载的高分散、高稳定性的单Pt和Pt-Ru双金属纳米粒子, 在MOR中表现出优异的电催化活性和较高的稳定性性能, 超过常用的商用催化剂, 显示出较大的应用潜力. 因此, 本文采用类似的方法将高度分散的PtM(M = Ru,Fe,Mo)合金纳米粒子沉积于OMCs上, 从而制得PtM-OMC(M = Ru,Fe,Mo)催化剂; 同时采用N2物理吸附、X射线衍射、透射电镜、X射线吸收近边结构、扩展X射线吸收精细结构谱等手段对其结构组成、形貌和织构等物化性质进行了表征。结果表明, 合金化的PtM纳米粒子的平均粒径约23 nm, 且高度分散于OMC载体孔道内. 另外, PtM纳米粒子中第二金属M(Ru, Fe, Mo)大多以还原态形式存在, 形成了典型的核(Pt)-壳(M)结构。循环伏安法测量结果表明, 在MOR反应中, 所制PtM-OMC电极表现出较高的电催化活性和抗CO中毒性能, 超过典型的活性炭负载的Pt-Ru催化剂。

　　尤其值得一提的是, Pt-Fe-OMC催化剂不但具有非常高的稳定性, 优越的抗CO性能, 而且其催化MOR反应活性与PtRu-OMC的相当, 因而具有更低的生产成本, 所以Pt-Fe-OMC催化剂在DMFCs阳极电催化剂具有很大的应用前景。