碳纸负载高指数晶面铂纳米粒子的制备及其在直接甲酸燃料电池中的催化性能研究

编号：NMJS05954

篇名：碳纸负载高指数晶面铂纳米粒子的制备及其在直接甲酸燃料电池中的催化性能研究

作者：黄龙[1] ;詹梅[1] ;王宇成[1] ;林燕芬[1] ;刘硕[1] ;袁婷[2] ;杨辉[2] ;孙世刚[1]

关键词：碳纸 铂纳米粒子 高指数晶面 电沉积 直接甲酸燃料电池

机构： [1]厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室,化学化工学院,福建厦门361005; [2]中国科学院上海高等研究院,上海201210

摘要： 直接甲酸燃料电池（DFAFCs）是一种很有前景的可用于移动电子设备的电源.钯对甲酸电催化氧化有很高的活性,但稳定性较差,容易失活;铂对甲酸电催化氧化的活性低于钯,但稳定性好.前期研究表明,高指数晶面铂纳米粒子对甲酸的电催化氧化活性显著高于低指数晶面铂纳米粒子.本文以碳纸为载体,应用方波电位法生长高指数晶面铂纳米粒子（HIF-Pt/C-paper）,通过改变方波上下限电位,合成出不同粒径的二十四面体和偏方三八面体铂纳米粒子.进一步在碳纸上修饰一层碳黑微孔层并优化电沉积条件,制备出粒径约10 nm,载量0.069 mg·cm-2的HIF-Pt/C-paper作为DFAFCs的阳极催化剂.在甲酸浓度为3 mol·L-1时,测得30oC下单电池最大功率密度10.6 m W·cm-2,最大质量功率密度153.5 m W·mg-1Pt,是以1 mg·cm-2载量的商业60%（by mass）Pt/C（简称商业Pt/C）为阳极催化剂的电池的8.4倍.HIF-Pt/C-paper阳极DFAFCs在20 m A·cm-2条件下运行50 h,电压保持率为95%,显示出很好的稳定性.