金属前驱体对质子交换膜燃料电池用PtCu/C催化剂性能的影响

采用乙二醇还原法,利用不同金属前驱体(CuSO_4/CuCl_2、K_2PtCl_4/H_2PtCl_6)制备了铂铜总质量分数为20%的四种PtCu/C催化剂,并通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)对催化剂进行物相结构表征及电化学性能测试。结果表明,以CuSO_4和K_2PtCl_4为前驱体组合制备出的PtCu/C催化剂性能最优。所制备的PtCu/C催化剂金属颗粒平均粒径为2.3nm,粒径范围窄,在碳载体上负载均匀;电化学活性面积(ECSA)达到73.0m2/gPt,质量比活性(MA)为126.65mA/mgPt,均优于商业Pt/C催化剂。

PtCu/C合金固溶度梯度薄膜催化剂的后处理改性和析氢性能表征

通过离子束溅射(IBS)与Pt,Cu双靶移动工艺制备PtCu/C合金固溶度梯度薄膜。利用1mol/L的HNO3对梯度薄膜进行表面刻蚀处理,得到具有大比表面积的催化剂表面结构。X射线衍射(XRD)分析结果表明:复合膜电极表层形成了PtCu置换固溶体合金,原有的Pt晶格收缩,晶面间距缩小;原子力显微镜(AFM)和高分辨透射电镜RTEM&STEM测试结果表明:后处理的样品表面具有多峰结构和沟孔状结构;采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)对样品的电化学析氢性能进行测试,结果表明:梯度材料去合金化可以有效地降低铂载量的同时,提高电化学析氢交换电流密度,后处理样品的Pt载量降低20.29%,电化学析氢交换电流密度达到0.004217A/cm^2,催化性能提高20.58%。

纳米多孔型碳基铂铜合金薄膜催化剂的结构及析氢性能表征

采用离子束溅射(Ion Beam Sputtering,IBS)与Pt、Cu移动双靶技术,结合真空退火及酸蚀处理等后处理工艺,制备出PtCu/C薄膜催化剂。采用高分辨透射电镜(HRTEM&STEM)、原子力显微镜测试(AFM)、X射线衍射(XRD)测试薄膜催化剂的表面形貌及组织结构。通过循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)测试薄膜催化剂的电化学析氢性能。结果表明,经过真空退火(400℃保温1 h)及酸蚀处理(1 mol/L HNO3,50℃,120 h)后的薄膜催化剂出现类蜂窝状纳米多孔结构,其电化学析氢交换电流密度达到0.004 27 A/cm2,相较于未后处理样品的铂载量降低8.77%,催化性能提升20.62%。