化工进展 ›› 2017, Vol. 36 ›› Issue (02): 573-580.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2017.02.024

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一维/二维混合负载Pt催化剂的电化学性能

张创1,2,3, 王诚2, 汪云3, 贾志勇3, 史坤明2, 蒋国璋1, 陈运星3   

  1. 1 武汉科技大学机械自动化学院, 湖北 武汉 430080;
    2 清华大学核能与新能源技术研究院, 北京 100084;
    3 湖北文理学院, 湖北 襄阳 410002
  • 收稿日期:2016-05-17 修回日期:2016-09-05 出版日期:2017-02-05 发布日期:2017-02-05
  • 通讯作者: 汪云,教授,研究方向为电动汽车动力系统的控制策略与优化算法、发动机智能检测与控制技术。E-mail:xfxy-wangyun@163.com。
  • 作者简介:张创(1989-),男,硕士研究生,研究方向是工业工程。
  • 基金资助:
    国家电网公司科技项目(SGRI-DL-71-14-012)、湖北省教育厅项目(D20102601)及“汽车零部件制造装备数字化湖北省协同创新中心”开放课题项目(hbuascic 2014006,2014004)。

High performance Pt electrocatalyst based on 1D-2D mixed materials

ZHANG Chuang1,2,3, WANG Cheng2, WANG Yun3, JIA Zhiyong3, SHI Kunming2, JIANG Guozhang1, CHENG Yunxing3   

  1. 1 School of Machinery and Automation, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430080, Hubei, China;
    2 Institute of Nuclear and New Energy Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
    3 Hubei University of Arts and Science, Xiangyang 441000, Hubei, China
  • Received:2016-05-17 Revised:2016-09-05 Online:2017-02-05 Published:2017-02-05

摘要: 被称作过渡金属碳化物(mxenes)的Ti3C2Tx近来被用于聚合物燃料电池(PEMFC)催化剂负载,铂(Pt)/Ti3C2Tx催化剂表现出独特的高耐久性和氧还原反来应活性。本文首先通过加入Ti3C2Tx的Pt催化剂(Pt+TiC)与纯Pt催化剂的对比实验,证实了Ti3C2Tx对Pt催化活性确实有促进作用;在此基础之上,进一步将分散均匀的Ti3C2Tx的二维(2D)纳米材料和一维(1D)碳纳米管(CNT)在液相中充分混合,得到一种混合结构负载;然后加入氯铂酸并还原,进而得到一种由零维(0D)铂颗粒、1D碳纳米管、2D Ti3C2Tx共3种不同维度材料构成混合结构的催化剂。通过对比没有加入Ti3C2Tx的催化剂,拥有两种不同维度混合材料负载的Pt-CNT/TiC催化剂表现出较高的甲醇电氧化(MOR)和氧还原反应(ORR)活性,并通过耐久性实验也说明了该混合材料负载催化剂反应优先遵循四电子反应且具有更高的耐久性。

关键词: 燃料电池, 催化剂, 二维材料

Abstract: Recently,Ti3C2Tx-a family of early transition metal carbides,called MXenes,were discovered and applied to the catalyst supporter of polymer electrolyte membrane fuel cells(PEMFCs),which showed enhanced durability and improved oxygen reduction reaction(ORR)activity. Here,we synthesized a catalyst by mixing homogeneous 2D Ti3C2Tx nanosheets solution with one-dimensional(1D)carbon nanotubes(CNT)and chloroplatinic acid. The hybrid structure catalyst(Pt-CNT/TiC)is consisted of zero-dimensional 0D Pt nanoparticles,1D carbon nanotubes(CNT)and 2D Ti3C2Tx nanosheets. Compared with the catalyst without adding Ti3C2Tx(Pt-CNT),the Pt-CNT/TiC catalyst shows high electro-catalysis activity for methanol oxidation reaction(MOR)and oxygen reduction reaction(ORR).

Key words: fuel cell, catalyst, two-dimensional materials

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