实验室燃料电池催化剂设计研究取得重要进展
时间 :2019年08月22日 来源于:煤转化国家重点实验室
时间 :2019年08月22日 来源于:煤转化国家重点实验室
近日,山西煤化所童希立科研团队在长期碳化硅研究基础上,发现通过纳米碳化硅载体支持,可以明显减少Pt的使用量并保持活性(是商用Pt/C催化剂3倍以上),同时提高了其抗CO中毒能力(图1)。具体过程是采用CCl4干法腐蚀SiC表面的Si原子,在SiC表面原位生成一层超薄碳,碳层的厚度通过腐蚀时间得到调控。该材料支持Pt催化剂,表现出优异的催化甲醇氧化(MOR)性能,同时发现随着碳层的增厚,催化剂氧化甲醇的性能随之明显提高,抗CO中毒能力和稳定性等也得到明显改善。DFT计算研究其反应机理表明(图2),随着表面碳层的增厚,催化剂Pt上CO的吸附能明显减小,减缓了催化剂CO中毒现象;同时OH的吸附能增大,促进了Pt表面吸附的甲醇分子的氧化,使活性获得显著提高。
该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助与支持。相关工作以主封面形式发表在Small杂志,DOI:10.1002/smll.201902951。
图1 商业Pt/C、Pt/SiC和Pt/SiC-C的(a) 循环伏安图和 (b)抗CO溶出图
图2碳化硅基体上 Pt颗粒在不同厚度碳层上甲醇氧化机理示意图