● 摘要
直接甲醇燃料电池（DMFC）是一种新型高效化学电源。但由于电极过程动力学的限制，电极反应中存在较大的极化使得反应偏离了它的理论电极电势，传统的DMFC阳极催化剂贵金属Pt的含量较高，造成DMFC成本较高且催化剂易CO中毒，因此寻找性能优良、价格低廉同时兼顾良好的抗CO中毒能力的电催化剂已成为DMFC研究中一个十分重要的课题。本文就是针对以上问题，开展了以多壁碳纳米管（MWCNTs）为载体的，氧化锡（SnO2）为助催化剂的DMFC阳极Pt催化剂的研究，将溶胶凝胶法、微波乙二醇还原法和吸附法联用，制备了多种组成的Pt-SnO2/MWCNTs（20wt.%Pt-SnO2）和Pt-SnO2/MWCNTs（20wt.%Pt）催化剂，采用X射线衍射、透射电子显微镜对其结构和形貌进行了表征。CO剥离实验结果表明，SnO2的加入使吸附在两种催化剂表面的CO氧化电位向低电位方向移动，有利于提高催化剂的抗CO中毒能力。当SnO2:Pt或SnO2:MWCNTs质量比为3:1时，催化剂抗CO能力最强。采用循环伏安法考察了在25℃的酸性溶液中甲醇氧化峰电位、氧化峰电流，结果表明所制备催化剂中，当SnO2:Pt或SnO2:MWCNTs质量比为3:1时，催化剂对甲醇电氧化的催化活性为最高，尽管Pt-SnO2/MWCNTs催化剂对于甲醇电氧化催化活性都较低。因此，当SnO2:Pt质量比为3:1时, Pt-SnO2/MWCNTs（20wt.%Pt-SnO2）催化剂具有最佳的抗CO中毒能力和甲醇电氧化催化活性。利用平均场模型和RO-PG模型对吸附在Pt-SnO2/MWCNTs和Pt/Vulcan XC-72(20wt.%Pt, E-TEK)催化剂表面的CO氧化机理进行了模拟。关键词：直接甲醇燃料电池，阳极催化剂，Pt-SnO2/MWCNTs