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质子交换膜燃料电池铂基氧还原催化剂的制备与性能研究 质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell,PEMFC)是一种广泛应用于电动汽车和移动设备中的清洁、高效的能源转换设备。在PEMFC中,氧还原反应(ORR)是电化学过程中的关键步骤之一,其催化剂的活性直接影响到PEMFC的性能。 铂基催化剂是目前最常用的氧还原反应催化剂,因其具有高活性和稳定性而被广泛研究和应用。然而,纯铂催化剂存在资源稀缺、价格昂贵以及抗CO中毒性能差等问题,因此寻找替代铂基催化剂是当前研究的重点。 制备铂基氧还原催化剂的方法多种多样,包括物理方法、化学方法和生物方法。其中,化学还原法是一种常用的制备方法。该方法通过还原金属催化剂的前体物,如氯铂酸盐和金属有机络合物,来获得纳米尺度的铂颗粒。在催化剂的制备过程中,可以通过调控反应条件和添加外部剂来改变催化剂的形貌和结构,从而调节其催化性能。 为提高铂基催化剂的活性和稳定性,研究人员还采用了多种改性策略。一种常见的策略是合金化,将铂与其他金属(如镍、钴等)合金化,通过合金效应来提高其活性。另一种策略是将铂基催化剂负载到碳材料上,如碳纳米管和碳黑,以提高其稳定性。 铂基氧还原催化剂的性能评价主要包括活性、稳定性和抗中毒性能等指标。电化学测试是评价催化剂性能的主要方法之一,常用的测试方法包括线性扫描伏安法(LinearSweepVoltammetry,LSV)和循环伏安法(CyclicVoltammetry,CV)等。此外,通过调节测试条件、检测反应物质的浓度等因素,可以进一步评估催化剂的性能。 最后,铂基氧还原催化剂的制备和性能研究是持续发展的研究领域,希望通过不断的研究和技术突破,能够开发出更具活性和稳定性的氧还原催化剂,为PEMFC的商业化应用提供更好的选择。 参考文献: 1.Li,Y.,Zhang,H.,&Dai,H.(2016).Recentadvancesinthedesignanddevelopmentofcarbonnanotube-basedelectrocatalystsforoxygenreduction.NanoResearch,9(5),1249-1274. 2.Zhang,G.,&Xin,L.P.(2018).Recentadvancesinplatinum-basedalloynanocatalystsforoxygenreductionreaction.ElectrochimicaActa,283,105-124. 3.Kong,L.X.,Zhu,L.,Gao,F.,Tan,H.Q.,Li,L.,Wu,W.T.,&Xie,Y.L.(2019).Highlyefficientplatinumsingle-atomcatalystsoniron(iii)-porphyrin-basedconjugatedtwo-dimensionalcovalentorganicframeworks.NatureCommunications,10(1),1-11. 4.Cheng,N.,Stambula,S.,Wang,D.,&Banis,M.N.(2017).Platinum-basedoxygenreductionelectrocatalystsinprotonexchangemembranefuelcells:Fromfundamentalmechanismstorationaldesign.AdvancedMaterials,29(30),1605832.