题目：稀土掺杂燃料电池催化剂的制备和性能研究

本课题针对直接甲醇燃料电池阳极催化剂技术难点，采用了三种不同的方法制备了纳米氧化镨，探索了制备单一稀土金属氧化物包覆碳纳米管复合材料的方法和路线。通过X射线粉末衍射和透射电镜表征证明，乙二醇凝胶低温自蔓延燃烧合成法，兼具反应速度快、结晶度好的优点，是制备单一稀土金属氧化物包覆碳纳米管复合材料的优良方法之一。探讨了以氯铂酸为前驱体，由不同还原剂和还原方法制备Pt纳米粒子的方法，其中柠檬酸三钠助剂-KBH4液相还原的方法制得的Pt纳米溶胶能够保持长期稳定，分散度良好，是一种优良的Pt纳米水溶胶的制备路线，而乙二醇水热还原法也具有所得产物性质均一，粒度小、分散度高的优点。采用反向化学共沉淀法制备了纳米级的铈、镨复合稀土氧化物，将其吸附到多壁碳纳米管表面并采用柠檬酸钠助剂-KBH4还原Pt纳米水溶胶，制成了复合型碳纳米管负型载催化剂，通过XRD数据表明，PrxCe1-xO2-δ能够沉积在CNT表面，Pt纳米粒子则以（111）晶面优势沉积，SEM显示，沉积在载体表面的Pt纳米粒子部分呈分散状态，在小尺度上以部分稀土复合氧化物为核心形成纳米团簇，在Pt载量较低的条件下，能够在比传统Pt/C催化剂在更低的电位下氧化甲醇，证明了PrxCe1-xO2-δ作为一种助催化掺杂剂具有一定的发展前景。本课题还就溶解氧、扫描时间、Nafion®用量以及电极活化预处理过程对样品电化学性能的影响进行了独立的评价。本文探索并提出了新的纳米稀土氧化物合成方法—反向共沉淀-胶溶法，并用此方法得到负载量为20wt.%的Pt-PrxCe1-xO2-δ/CNT（x=0.2）催化剂，计算表明稀土氧化物粒径约8nm。通过SEM对比分析，证明在大部分Pt纳米粒子以Pr-Ce-O为生长点负载在碳管表面形成纳米团簇，这可能是因为柠檬酸盐作为保护剂，在负载Pt的过程中起到了导向的作用。循环伏安测试显示，该样品对甲醇的催化活性高于传统共沉淀法制备的催化剂，其起始氧化电位较低，峰电流较高，具有良好的耐中间产物中毒性能。