Co掺杂Pt/C电催化剂在碱性介质中氧还原性能研究

"这篇论文研究了在碱性介质中，Co掺杂的Pt/C电催化剂在氧还原反应中的性能。通过溶胶法制备了 Pt-Co/C 催化剂，并使用X射线衍射、X射线能谱和透射电镜进行表征，发现所制备的合金颗粒均匀，粒径在2-6纳米之间，组成与预设金属原子比例相符。研究发现，随着碱性增强，氧还原反应的起始电位下降，峰电流减小，催化活性降低。在相同碱性条件下， Pt80Co20/C 的催化活性最佳，且对甲醇的抵抗力强于纯 Pt/C。在0.1 mol/L KOH溶液中， Pt80Co20/C 的峰电流密度可达95 mA/mg。文章讨论了这种催化剂在直接甲醇燃料电池（尤其是阴离子膜DMFC）中的应用潜力，由于其对甲醇渗透问题的缓解，可能对提高电池性能有积极影响。" 这篇研究论文详细探讨了Co掺杂的Pt/C电催化剂在碱性环境下的氧还原反应（ORR）特性，这是直接甲醇燃料电池（DMFC）的关键过程之一。DMFC由于其高功率密度、高能量转换效率以及便携性而备受关注。然而，传统质子交换膜DMFC面临阳极催化剂活性低和甲醇穿透等问题，这限制了其商业化进程。相比之下，阴离子膜DMFC具有不同的电极反应，其中甲醇渗透方向与电渗析相反，理论上可以减轻甲醇交叉问题。 论文中，研究人员采用溶胶-凝胶法制备了 Pt-Co合金催化剂，利用先进的表征技术分析了其结构和成分。他们发现，这些催化剂颗粒大小均匀，尺寸在2至6纳米之间，与初始金属原子比例一致，表明合成过程控制良好。通过电位线性伏安扫描法评估了催化剂的电化学活性和抗甲醇性。结果表明，随着电解质的碱性强弱变化，ORR的起始电位和峰电流密度有所改变，提示催化活性受到影响。特别地， Pt80Co20/C 比例的催化剂表现出最佳性能，不仅催化活性高，而且对甲醇的耐受性优于纯 Pt/C 催化剂。 在0.1 mol/L的KOH溶液中， Pt80Co20/C 催化剂的峰电流密度达到95 mA/mg，显示出优异的电化学性能。这表明Co的掺入可能通过优化电子结构或改善表面活性位点，增强了催化剂对抗甲醇中毒的能力，对于提高AEM-DMFC的性能具有重要意义。这项工作为优化直接甲醇燃料电池的电催化剂设计提供了新的见解，并可能推动新型燃料电池技术的进步。