用於氧還原反應的WO3–Pt/C電催化劑

氧還原反應（ORR）因其在燃料電池中的應用而被廣泛研究。對燃料電池等清潔能源技術的需求不斷增長。由於電化學電池的能量效率和電池電壓受到 ORR 緩慢動力學的限制。目前，分散在碳上的鉑 (Pt/C) 是 ORR 最活躍的催化劑；然而，除了成本高之外，這種金屬還存在 ORR 過電位和甲醇耐受性差的問題。通過過渡金屬氧化物如三氧化鎢 (WO3) 和二氧化鈦 (TiO2) 負載到 Pt/C 電催化劑上，不僅提供活性位點，還提供電子和離子導電性。

因此，WO3-Pt/C 電催化劑已通過化學還原反應合成氧還原反應，結果表明單電池氧還原反應的動力學活性高於傳統 Pt/C 電極。其製備方法如下：

使用六氯鉑酸（H2PtCl6·H2O）（Aldrich，≥37.50% Pt 基礎）通過浸漬在 Vulcan XC-72R 碳（Cabot Corporation）上製備單金屬 Pt/C 催化劑，標稱鉑含量為 10%wt Pt（Pt/ C 樣品）。用鉑前體和乙醇的溶液浸漬碳，並將混合物在室溫下攪拌1小時。然後將產物過濾並在約30°C下緩慢乾燥。最後，樣品在氫氣 (99.95%) 中在 300 °C 下處理 2 小時。 WO3–Pt/C 催化劑是通過使用先前製備的 Pt/C 催化劑在 70°C 下化學還原偏鎢酸銨 (NH4)6H2W12O40（Aldrich，99.99%）的乙基溶液製備的。最後，將樣品洗滌、過濾並緩慢乾燥。製備了兩種標稱 WO3 含量分別為 5% 和 10% wt 的樣品（分別為 5% WO3-Pt/C 和 10% WO3-Pt/C 樣品）。

總之，WO3–Pt/C電催化劑已被合成用於氧還原反應，結果表明單電池氧還原反應的動力學活性高於傳統 Pt/C 電極。工作溫度下的開路電壓約為 0.94 V，40 °C 時的最大功率密度為 90 mW cm-2，80 °C 時增加到 115 mW cm-2。這些值高於自製 Pt/C 催化劑獲得的功率密度，表明 WO3 納米結構的促進作用。這種電催化活性的增加歸因於 Pt 和 WO3 之間的相互作用，其中 WO3 納米結構從鉑中去除氧原子並增加氫溢出。

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