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活性炭负载Pt催化剂及其应用

发布时间:2020-05-20 浏览

①在加氢-脱氢中的应用

近几年来,随着氢能经济的发展,甲基环己烷(MCH)的脱氢反应是常用的探针反应之一,作为一种通过加氢-脱氢循环来储存、运输氢气的有效方法,受到国际上的广泛重视。以炭材料作为载体的Pt催化剂表现出了一些不同的性质。

活性炭负载Pt催化剂及其应用

经过实验证明,在不同方法处理的活性炭上,采用传统浸渍方法制备了负载Pt催化剂,并考查了其在甲基环己烷脱氢反应中的催化性能。对炭载体的氮吸附和程序升温脱附的表征结果表明,活性炭经过硝酸氧化处理和氢气高温处理后,活性炭的孔结构基本不变,但表面含氧官能团的数量和种类发生了变化,这些不同的表面基团直接影响了Pt粒子在载体上的分散度,进而使催化剂在反应中表现出不同的活性。

②在甲醇燃料电池中的应用

直接甲醇燃料电池是以离子交换膜为电解质,以甲醇为阳极燃料,以空气为氧化剂的燃料电池。与气体燃料相比,甲醇易于储备与运输,能量转化效率高,反应产物主要是水和少量的二氧化碳,是环境友好的绿色能源。甲醇燃料电池具有体积小、重量轻、效率高等突出优点,被认为是具有潜力的可移动电源之一,在交通、通信、航天等方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。Pt/C催化剂是目前甲醇燃料电池使用较多的阴极电催化剂,无论是在酸性介质还是碱性介质中,对氧化还原反应都表现出较高的催化活性。

20世纪60年代初期,主要使用铂黑作为燃料电池阴极电催化剂,但是其易烧结、利用率低、用量大。为了降低成本,通过将Pt负载到高比表面积的活性炭上,降低了Pt的粒径,提高了Pt的有效比表面积,大大提高了Pt的利用率,降低了Pt的载量。其中公认较好的活性炭载体为美国Cabot公司的VulanXC-72活性炭,其比表面积约为250m2/g,而且含氧量低、电导率高、抗腐蚀能力强,并且能够有效地通过静电作用吸附Pt颗粒。

尽管Pt对于氧化还原反应有较高的催化活性和稳定性,但是其价格昂贵,资源有限,要实现燃料电池的商业化,还需要进一步降低铂的载量,其中Pt基合金催化剂较单体Pt表现出更高的活性。在过去的二十年中,各种Pt基合金已经被用作氧化还原反应的电催化剂。

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