大孔碳载Ir催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力

采用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和电化学等技术研究了直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Vulcan XC-72碳黑载Ir(Ir/XC)和大孔碳载Ir(Ir/MC)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力.发现Ir/MC催化剂对氧还原的电催化性能优于Ir/XC催化剂,氧起始还原电位比在Ir/XC催化剂上正移0.1 V,极限电流密度比在Ir/XC催化剂上大30%左右.由于在Ir/MC和Ir/XC催化剂中Ir粒子的平均粒径和结晶度相似,因此,两种催化剂的性能差别可归结于与XC相比MC有较大的孔径和孔率及较高的石墨化程度,这说明MC是一种比XC更好的催化剂碳载体.另外,两种催化剂都有很好的抗甲酸能力.

炭载Ir金属催化剂的制备及其对氨氧化的电催化性能

利用乙醇-水二元体系制备含质量分数为30%Ir的碳载Ir(Ir/C)催化剂.X射线衍射(XRD)谱和电化学测试分别表明,该催化剂Ir粒子的平均粒径约为2.2 nm.在NaC lO4电解液中,Ir/C催化剂对氨氧化的电催化活性与纯Ir催化剂的相似,但稳定性有明显增加.同时,NH3氧化的电流密度与NH3浓度呈现良好的线性关系,有望在定电位电解型NH3传感器中得到应用.

炭载Ir-Co催化剂的制备及其对氨氧化的电催化性能

通过液相化学还原法制备了炭载Ir-Co(Ir-Co/C)催化剂。X射线衍射测试表明,Co原子进入了金属Ir的晶格中,形成了Ir-Co合金,并导致了Ir晶格收缩。透射电子显微镜观察表明,Ir-Co纳米颗粒均匀分散在炭载体表面,没有出现Ir/C催化剂中金属Ir严重团聚的现象。电化学测试表明,与炭载Ir(Ir/C)催化剂相比,NH3在Ir-Co/C催化剂电极上氧化的起始电位负移,峰电流密度增大,增加了检测灵敏度和降低了检出限,表明Ir-Co/C催化剂对NH3氧化的电催化性能明显优于Ir/C催化剂。Ir-Co/C催化剂在电化学氨气传感器中有良好的应用前景。