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活性炭負(fù)載Pt催化劑及其應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2020-05-20點(diǎn)擊:次

①在加氫-脫氫中的應(yīng)用

近幾年來,隨著氫能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,甲基環(huán)己烷(MCH)的脫氫反應(yīng)是常用的探針反應(yīng)之一,作為一種通過加氫-脫氫循環(huán)來儲(chǔ)存、運(yùn)輸氫氣的有效方法,受到國(guó)際上的廣泛重視。以炭材料作為載體的Pt催化劑表現(xiàn)出了一些不同的性質(zhì)。

活性炭負(fù)載Pt催化劑及其應(yīng)用

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明,在不同方法處理的活性炭上,采用傳統(tǒng)浸漬方法制備了負(fù)載Pt催化劑,并考查了其在甲基環(huán)己烷脫氫反應(yīng)中的催化性能。對(duì)炭載體的氮吸附和程序升溫脫附的表征結(jié)果表明,活性炭經(jīng)過硝酸氧化處理和氫氣高溫處理后,活性炭的孔結(jié)構(gòu)基本不變,但表面含氧官能團(tuán)的數(shù)量和種類發(fā)生了變化,這些不同的表面基團(tuán)直接影響了Pt粒子在載體上的分散度,進(jìn)而使催化劑在反應(yīng)中表現(xiàn)出不同的活性。

②在甲醇燃料電池中的應(yīng)用

直接甲醇燃料電池是以離子交換膜為電解質(zhì),以甲醇為陽極燃料,以空氣為氧化劑的燃料電池。與氣體燃料相比,甲醇易于儲(chǔ)備與運(yùn)輸,能量轉(zhuǎn)化效率高,反應(yīng)產(chǎn)物主要是水和少量的二氧化碳,是環(huán)境友好的綠色能源。甲醇燃料電池具有體積小、重量輕、效率高等突出優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是具有潛力的可移動(dòng)電源之一,在交通、通信、航天等方面具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場(chǎng)。Pt/C催化劑是目前甲醇燃料電池使用較多的陰極電催化劑,無論是在酸性介質(zhì)還是堿性介質(zhì)中,對(duì)氧化還原反應(yīng)都表現(xiàn)出較高的催化活性。

20世紀(jì)60年代初期,主要使用鉑黑作為燃料電池陰極電催化劑,但是其易燒結(jié)、利用率低、用量大。為了降低成本,通過將Pt負(fù)載到高比表面積的活性炭上,降低了Pt的粒徑,提高了Pt的有效比表面積,大大提高了Pt的利用率,降低了Pt的載量。其中公認(rèn)較好的活性炭載體為美國(guó)Cabot公司的VulanXC-72活性炭,其比表面積約為250m2/g,而且含氧量低、電導(dǎo)率高、抗腐蝕能力強(qiáng),并且能夠有效地通過靜電作用吸附Pt顆粒。

盡管Pt對(duì)于氧化還原反應(yīng)有較高的催化活性和穩(wěn)定性,但是其價(jià)格昂貴,資源有限,要實(shí)現(xiàn)燃料電池的商業(yè)化,還需要進(jìn)一步降低鉑的載量,其中Pt基合金催化劑較單體Pt表現(xiàn)出更高的活性。在過去的二十年中,各種Pt基合金已經(jīng)被用作氧化還原反應(yīng)的電催化劑。

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