氮掺杂多孔碳负载铂纳米颗粒:高效甲醇氧化催化剂

0 下载量 88 浏览量 更新于2024-09-10 收藏 618KB PDF 举报
"以ZIF-67/葡萄糖球为模板合成的氮掺杂多孔碳负载铂纳米颗粒用于甲醇氧化" 本文介绍了一种新型的催化剂制备方法,用于甲醇氧化反应,该方法基于金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,简称MOFs)材料,特别是ZIF-67(沸石咪唑框架-67)及其与葡萄糖的复合物。ZIF-67不仅作为碳源,同时也提供了氮掺杂,而葡萄糖则被用作额外的碳源。经过碳化和刻蚀过程,生成了具有丰富孔隙结构的氮掺杂多孔碳(Nitrogen-Doped Porous Carbon,简称NPC)。这种氮掺杂特性有助于提高催化剂的电化学性能。 接着,采用微波辅助多元醇法(Microwave-Assisted Polyol Method)在氮掺杂多孔碳上负载铂纳米颗粒(Pt Nanoparticles),形成 Pt/NC 催化剂。这种方法具有快速、均匀负载金属纳米颗粒的优点。通过实验,研究者对Pt/NC催化剂进行了多种表征技术的分析,包括扫描电子显微镜(SEM)用于观察表面形貌,X射线光子能谱(XPS)用于检测氮掺杂状态和元素组成,X射线衍射(XRD)用于确认晶体结构,以及循环伏安(Cyclic Voltammetry,CV)进行电化学性能测试。 实验结果显示,Pt/NC催化剂表现出卓越的甲醇氧化性能,其电化学活性表面积高达64.3 m²/g,质量比活性达到550 mA/mgPt。这些数值表明,这种催化剂在甲醇燃料电池中可能具有很高的催化效率。因此, Pt/NC催化剂被认为是一种非常有前景的甲醇氧化催化剂选择。 关键词涉及了甲醇氧化反应、金属有机框架材料(尤其是ZIF-67)、葡萄糖、以及氮掺杂碳。这项工作为优化燃料电池催化剂的设计提供了新的思路,通过合理利用和改造MOF材料,可以开发出更高效、成本效益高的催化剂,这对于提升燃料电池性能和推动清洁能源技术的发展具有重要意义。