多孔中空TiO2-C负载PdAg催化剂的制备及对甲醇的电催化性能文献综述

文献综述

1.研究现状

直接甲醇燃料电池（DMFC）具有能耗少、能量密度高、甲醇来源丰富、价格便宜、系统简单、运行便捷和噪声低等优点，被认为是最有希望的清洁能源和便携式化学电源，引起人们的广泛关注。但其产业化还面临许多问题，其中阳极电催化剂是关键材料之一，影响DMFC的性能^[2]。常温下Pt是DMFC最理想的催化剂，但纯Pt对甲醇氧化速度较慢，且纯Pt易被甲醇氧化过程中产生的羰基物种如CO吸附而毒化，使其催化活性降低，与其他金属复合制备合金可以修饰铂的催化性能，克服CO中毒的缺点。PtRu/C催化剂被认为是目前DMFC最佳的阳极催化剂，比Pt具有更好的抗毒性和催化活性。但是，该催化剂中Pt的负载量仍然较高，价格昂贵，在DMFC中的利用率还达不到商业化的要求，并且其采用C基为载体，发电过程中C易氧化，也限制了催化剂的长期稳定使用。

近年来，纳米TiO₂由于价格低廉、化学稳定性和热稳定性高、耐腐蚀、耐氧化，比表面积大等优点而备受关注。人们进行了大量研究，以TiO₂材料如TiO₂纳米粉体、TiO₂纳米管、TiO₂纳米纤维取代或部分取代载体，降低贵金属负载量，取得了较大进展。这些研究表明，TiO₂能提高表面金属分散，提高催化剂活性，降低金属负载量。但是，这些研究中TiO₂仅仅作为掺杂剂，催化剂对甲醇的催化仍以贵金属为主，催化剂中Pt、Ru负载量仍然较高，没有考虑TiO₂复合材料本身对甲醇的催化性能。另外，TiO₂导电性不太理想，使用时仍需与各种碳载体混合提高催化剂的导电性。

2.发展趋势

所以对催化剂进行改性或者负载其他金属以提高其催化活性、催化效率和耐久性，是今后研究开发的重点之一；但从长远看，由于Pt的稀缺性和碳载体的易腐蚀性，非碳载体、非Pt催化剂应是DMFC催化材料的最终发展方向。进一步研究甲醇在非Pt催化剂上氧化机理，优化催化剂制备方法，减小颗粒尺寸，从而提高催化剂的比表面积，从而达到降低催化剂成本，提高催化剂活性的目的。

参考文献

[1]Xue Xiudong, Gu Li, Cao Xuebo, et al. One-pot, high-yield synthesis of titanate nanotube bundles decorated by Pd (Au) clusters for stable electrooxidation of methanol[J]. Solid State Chem,2009, 182:2912-2917.

[2]Bedolla-ValdezZ I, Verde-Goacute;mezY, Valenzuela-MuizA M, et al. Sonochemical synthesis and characterization of Pt/CNT, Pt/TiO2,and Pt/CNT/TiO2electrocatalysts for methanol electro-oxidation[J]. Electrochimica Acta,2015,186:76-84.