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燃料电池是一种绿色高效的能源技术,对解决目前世界面临的环境污染和能源短缺问题具有重要的意义。直接甲酸燃料电池是以液体为燃料的新型质子交换膜燃料电池,作为一种可再生、清洁、无污染的新型能源正受到越来越多的关注。 电极催化剂是影响直接甲酸燃料电池性能的最关键材料之一,提高催化剂的活性和稳定性能够较大程度地提高整个电池的电化学性能。本论文采用简单的微波辅助还原法制备了不同Pd:Au原子比的PdAu/C催化剂,并探讨了在制备过程中加入两种表面活性剂P123和SDBS对制备的PdAu/C催化剂的影响。制备的催化剂用透射电镜(TEM),电化学比表面积(ESA),能谱(EDS)以及X-射线衍射(XRD)等不同方法对催化剂的组成,形貌结构进行了表征。采用线性扫描法,循环伏安法,计时电流曲线法,以及电势阶跃法对催化剂的电催化活性和稳定性进行了测试。 实验结果表明,单纯Au对甲酸并没有电催化氧化性能,当金加入到Pd中,能够与Pd形成合金,对甲酸的氧化有促进作用,比使用单金属Pd催化剂催化活性更高。其原因是Pd与Au能够形成合金,改变了催化剂表面活性组分的电子结构,也能促进Pd的分散。不同Pd:Au原子比的PdAu/C催化剂对甲酸的电催化氧化性能不同,当Pd:Au原子比为3:1时制备的催化剂对甲酸的催化氧化性能最好。 研究表明在制备催化剂的某一步骤加入表面活性剂SDBS或P123都能提高了催化剂中活性组分的分散度,增大催化剂的电化学比表面积,能显著提高PdAu/C对甲酸的电催化活性与稳定性。反应体系中加入5 mg SDBS的PdAu/C(s5)催化剂与加入4 mg P123的PdAu/C(p4)催化剂,对甲酸的氧化具有很高的电催化活性和稳定性。两种催化剂对甲酸氧化的峰电流密度分别为171.8 mA/cm2和196.8 mA/cm2,经过1 h计时电流测试后稳定电流分别为15.2 mA/cm2和26.7 mA/cm2。 电势阶跃实验结果表明,CO类强吸附物种在电极表面的吸附依然是电流衰减的主要原因。