铂碳纳米管TEM 照片
近年来, 随着燃料电池的发展, 性能良好的催化剂的制备已成为国际上一个重要的研究热点, 这方面的工作已取得了显著进展. 研究发现影响催化剂电催化性质的因素有很多, 其中催化剂载体是最主要的因素.目前, 大量文献报道, 以具有多孔结构和高比表面积的导电聚合物作为催化剂载体来沉积贵金属可以获得良好的催化效果. 而在众多导电聚合物中, 聚苯胺(PANI)因为具有高电导率、掺杂态和掺杂的环境稳定性好、易于合成、单体成本低等优点, 成为一种最有可能实际应用的导电聚合物.
目前有大量的研究工作是以聚苯胺作为载体来沉积分散铂、钯等贵金属粒子, 从而得到结构规整、稳定性好的催化剂. 金属铂纳米粒子修饰的PANI膜已经被用在甲醇、甘油、乙酸和甲醛的电催化氧化中. 然而研究发现聚苯胺的结构较为松散,在溶液中易降解和水解, 聚合时间长以及导电性不足等缺点都限制了它作为催化剂载体的发展.
另一方面, 自Iijima发现碳纳米管(CNT)以来, 有关碳纳米管在应用物理学、化学、材料科学和工程学方面的研究工作随之应运而生. 众所周知, CNT本身就是一种性能优良的催化剂载体, 而将其引入聚合物中则可以改善聚合物的物理化学性质, 提高聚合物的导电性以及机械性能. 迄今为止, 有关CNT/PANI复合材料的研究大量涌现, CNT/PANI复合材料作为一种有着广泛应用前景的催化剂载体, 引起了研究者极大的兴趣.
甲醛(HCHO)是甲醇氧化的中间产物, 可以高效地分解为小的碎片、质子、电子和CO2. 直接甲醛燃料电池对于质子交换膜(PEM)燃料电池的发展具有重要意义.Villullas等用溶胶凝胶法制备了Pt 修饰的SnO2薄膜电极用作甲醛的阳极氧化. Santos等报道了在酸性介质中甲醛在Pt电极表面的电化学及吸附行为.
兰州大学化学化工学院力虎林等人在溶有单壁碳纳米管(SWNTs)的苯胺溶液中, 通过电化学共聚合法成功制备了单壁碳纳米管(SWNT)/聚苯胺(PANI)复合膜. 用电沉积法将铂沉积到SWNT/PANI复合膜上. 样品的成分和形貌分别用XRD和SEM表征. 四探针和电化学交流阻抗的研究表明被PANI包裹的SWNTs整齐地排列在复合膜中, 从而提高了复合膜的电导率, 促进了电荷转移. 循环伏安(CV)说明Pt修饰的WNT/PANI 复合膜对于甲醛氧化具有良好的电催化活性及稳定性. 研究结果表明SWNT/PANI复合膜是一种非常好的催化剂载体, 有着广泛的应用前景.