燃料电池阴极复合催化剂——焦绿石型三氧化钨

黄色氧化钨研究发现,在贵金属中添加过渡金属氧化物有利于提高电催化活性。氧化钨与贵金属铂可以形成协同催化效应,并且在酸性环境下的性能表现相当稳定,以三氧化钨作为载体材料的复合催化剂被广泛研究。焦绿石型三氧化钨具有多维孔道的层状结构,并拥有三维孔道,这一结构有利于离子的快速迁移和交换,提高了离子导电率;并且,同时增强了它的吸附性能,一定的离子可以嵌入到层状结构中形成插层复合催化材料。
 
水热合成法合成焦绿石型三氧化钨粉体,以焦绿石型三氧化钨和碳粉作为载体,制备Pt/WO3-C复合催化剂,作为质子交换膜燃料电池阴极催化材料。研究表明:
1. 水热合成初始溶液pH值在1.0~4.0范围内,随着pH值的减小,所合成的焦绿石型三氧化钨的粒径逐渐变小;
2. Pt/WO3的催化性能相对于Pt/C较差,由于三氧化钨呈半导体特性,电子导电性较差,影响了其电催化性能;
3. Pt/WO3-C的催化活性显著的提高,表明单纯的机械混合不能使得催化剂充分均匀地担载在载体上,通过液相直接担载可以获得分散度较高的复合催化剂,从而提高催化性能;
4. 均匀分散于碳粉中的焦绿石型三氧化钨,其表面担载铂后形成催化活性点,焦绿石型三氧化钨的层状孔道结构有利于离子的脱嵌,在催化反应过程中具有接受和给予质子能力,从而可以引起提高反应速度,与铂形成协同催化的作用,进而提高复合催化剂的催化活性,最终提高燃料电池的能量转化效率。
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