Pt 含量对Co@Pt/C核壳结构催化剂性能的影响

赵天天 林瑞 张路 曹春晖 马建新

引用本文: 赵天天, 林瑞, 张路, 曹春晖, 马建新. Pt 含量对Co@Pt/C核壳结构催化剂性能的影响[J]. 物理化学学报, 2013, 29(08): 1745-1752. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305101 shu
Citation:  ZHAO Tian-Tian, LIN Rui, ZHANG Lu, CAO Chui-Hui, MA Jian-Xin. Effects of Pt Content on the Catalytic Performance of Co@Pt/C Core-Shell Structured Electrocatalysts[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(08): 1745-1752. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305101 shu

Pt 含量对Co@Pt/C核壳结构催化剂性能的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21276199) (21276199)

    111 创新引智基地(B08019)资助项目 (B08019)

摘要:

采用两步还原法制得Co@Pt/C核壳结构催化剂, 其中Co与Pt 的总质量分数为20%. 通过改变金属前驱体的用量, 制备了不同Co:Pt 原子比的Co@Pt/C 催化剂, 以20% (w) Co@Pt(1:1)/C 与20% (w) Co@Pt(1:3)/C 表示. 采用透射电镜(TEM)、光电子射线能谱分析(XPS)、循环伏安(CV)、线性扫描伏安(LSV)等方法考察了其结构与性能, 并与实验室早先制备的40% (w) Co@Pt/C 催化剂进行了比较. 自制20% Co@Pt(1:1)/C 与20% Co@Pt(1:3)/C 催化剂的金属颗粒直径约为2.2-2.3 nm, 在碳载体上分散均匀, 粒径分布范围较窄, 电化学活性比表面积(ECSA)分别为56 和60 m2·g-1, 均超过商用催化剂20% Pt/C(E-tek) (ECSA=54 m2·g-1). 20%Co@Pt(1:1)/C 与20% Co@Pt(1:3)/C 的半波电位相较于40% Co@Pt(1:1)/C 和40% Co@Pt(1:3)/C 均向正向移动, 表现出更好的氧还原(ORR)催化活性, 并有望降低催化剂的成本, 在质子交换膜燃料电池领域表现出良好的应用前景.

English

    1. [1]

      (1) Mazumder, V.; Lee, Y. M.; Sun, S. H. Adv. Funct. Mater. 2010,20, 1224. doi: 10.1002/adfm.v20:8

      (1) Mazumder, V.; Lee, Y. M.; Sun, S. H. Adv. Funct. Mater. 2010,20, 1224. doi: 10.1002/adfm.v20:8

    2. [2]

      (2) Yang, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 2674. doi: 10.1002/anie.201005868(2) Yang, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2011, 50, 2674. doi: 10.1002/anie.201005868

    3. [3]

      (3) Fu, R.; Zheng, J. S.;Wang, X. Z.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (9), 2141. [符蓉, 郑俊生, 王喜照, 马建新.物理化学学报, 2011, 27 (9), 2141.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110809(3) Fu, R.; Zheng, J. S.;Wang, X. Z.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (9), 2141. [符蓉, 郑俊生, 王喜照, 马建新.物理化学学报, 2011, 27 (9), 2141.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110809

    4. [4]

      (4) Mukerjee, S.; Srinivasan, S.; Soriaga, M. P. J. Phys. Chem.1995, 99, 4577. doi: 10.1021/j100013a032(4) Mukerjee, S.; Srinivasan, S.; Soriaga, M. P. J. Phys. Chem.1995, 99, 4577. doi: 10.1021/j100013a032

    5. [5]

      (5) Zong, J.; Huang, C. D.;Wang, Y. X. Battery Bimonthly 2011, 41 (2), 104. [宗军, 黄成德, 王宇新. 电池, 2011, 41 (2), 104.](5) Zong, J.; Huang, C. D.;Wang, Y. X. Battery Bimonthly 2011, 41 (2), 104. [宗军, 黄成德, 王宇新. 电池, 2011, 41 (2), 104.]

    6. [6]

      (6) Lim, B.; Jiang, M. J.; Camar , H. C. P.; Cho, E. C.; Tao, J.; Lu,X. M.; Zhu, Y. M.; Xia, Y. M. Science 2009, 324, 1302. doi: 10.1126/science.1170377(6) Lim, B.; Jiang, M. J.; Camar , H. C. P.; Cho, E. C.; Tao, J.; Lu,X. M.; Zhu, Y. M.; Xia, Y. M. Science 2009, 324, 1302. doi: 10.1126/science.1170377

    7. [7]

      (7) Stamenkovic, V. R.; Fowler, B.; Mun, B. S.;Wang, G. F.; Ross,N. P.; Christopher, A. L.; Nenad, M. M. Science 2007, 315, 493.doi: 10.1126/science.1135941(7) Stamenkovic, V. R.; Fowler, B.; Mun, B. S.;Wang, G. F.; Ross,N. P.; Christopher, A. L.; Nenad, M. M. Science 2007, 315, 493.doi: 10.1126/science.1135941

    8. [8]

      (8) Wang, C.; Chi, M. F.; Li, D. G.; Strmcnik, D.; Vliet, D.;Wang,G. F.; Komanicky, V.; Chang, K. C.; Paulikas, A. P.; Tripkovic,D.; Pearson, J.; More, K. L.; Markovic, N. M.; Sramenkovic, V.R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14396. doi: 10.1021/ja2047655(8) Wang, C.; Chi, M. F.; Li, D. G.; Strmcnik, D.; Vliet, D.;Wang,G. F.; Komanicky, V.; Chang, K. C.; Paulikas, A. P.; Tripkovic,D.; Pearson, J.; More, K. L.; Markovic, N. M.; Sramenkovic, V.R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14396. doi: 10.1021/ja2047655

    9. [9]

      (9) Chen, Y. M.; Liang, Z. X.; Yang, F.; Liu, Y.W.; Chen, S. L.J. Phys. Chem. C 2011, 115, 24073. doi: 10.1021/jp207828n(9) Chen, Y. M.; Liang, Z. X.; Yang, F.; Liu, Y.W.; Chen, S. L.J. Phys. Chem. C 2011, 115, 24073. doi: 10.1021/jp207828n

    10. [10]

      (10) Zhang, J.; Yang, H. Z.; Fang, J. Y.; Zou, S. Z. Nano Lett. 2010,10, 638. doi: 10.1021/nl903717z(10) Zhang, J.; Yang, H. Z.; Fang, J. Y.; Zou, S. Z. Nano Lett. 2010,10, 638. doi: 10.1021/nl903717z

    11. [11]

      (11) Lin, R.; Zhang, H. Y.; Zhao, T. T.; Cao, C. H.; Yang, D. J.; Ma,J. X. Electrochimica Acta 2012, 62, 263. doi: 10.1016/j.electacta.2011.12.018(11) Lin, R.; Zhang, H. Y.; Zhao, T. T.; Cao, C. H.; Yang, D. J.; Ma,J. X. Electrochimica Acta 2012, 62, 263. doi: 10.1016/j.electacta.2011.12.018

    12. [12]

      (12) Zhang, H. Y.; Cao, C. H.; Zhao, J.; Lin, R.; Ma, J. X. Chinese Journal of Catalysis 2012, 33 (2), 222. [张海艳, 曹春晖,赵健, 林瑞, 马建新. 催化学报, 2012, 33 (2), 222.](12) Zhang, H. Y.; Cao, C. H.; Zhao, J.; Lin, R.; Ma, J. X. Chinese Journal of Catalysis 2012, 33 (2), 222. [张海艳, 曹春晖,赵健, 林瑞, 马建新. 催化学报, 2012, 33 (2), 222.]

    13. [13]

      (13) Zhu, H.; Li, X.W.;Wang, F. H. International Journal of Hydrogen Energy 2011, 36, 9151. doi: 10.1016/j.ijhydene.2011.04.224(13) Zhu, H.; Li, X.W.;Wang, F. H. International Journal of Hydrogen Energy 2011, 36, 9151. doi: 10.1016/j.ijhydene.2011.04.224

    14. [14]

      (14) Mani, P.; Srivastava, R.; Strasser, P. J. Phys. Chem. C 2008, 112,2770. doi: 10.1021/jp0776412(14) Mani, P.; Srivastava, R.; Strasser, P. J. Phys. Chem. C 2008, 112,2770. doi: 10.1021/jp0776412

    15. [15]

      (15) Dang, D.; Gao, H. L.; Peng, L. J.; Su, Y. L.; Liao, S. J.;Wang, Y.Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (10), 2379. [党岱, 高海丽,彭良进, 苏允兰, 廖世军, 王晔. 物理化学学报, 2011, 27 (10), 2379.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110922(15) Dang, D.; Gao, H. L.; Peng, L. J.; Su, Y. L.; Liao, S. J.;Wang, Y.Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (10), 2379. [党岱, 高海丽,彭良进, 苏允兰, 廖世军, 王晔. 物理化学学报, 2011, 27 (10), 2379.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110922

    16. [16]

      (16) Liu, B.; Liao, S. J.; Liang, Z. X. Progress in Chenmistry 2011,23 (5), 852. [刘宾, 廖世军, 梁振兴. 化学进展, 2011, 23 (5), 852.](16) Liu, B.; Liao, S. J.; Liang, Z. X. Progress in Chenmistry 2011,23 (5), 852. [刘宾, 廖世军, 梁振兴. 化学进展, 2011, 23 (5), 852.]

    17. [17]

      (17) Adzic, R. R.; Zhang, J.; Sasaki, K.; Vukmirovic, M. B.; Shao,M.;Wang, J. X.; Nilekar, A. U.; Marvrikakis, M.; Valerio, J. A.;Uribe, F. Top Catal. 2007, 46, 249. doi: 10.1007/s11244-007-9003-x(17) Adzic, R. R.; Zhang, J.; Sasaki, K.; Vukmirovic, M. B.; Shao,M.;Wang, J. X.; Nilekar, A. U.; Marvrikakis, M.; Valerio, J. A.;Uribe, F. Top Catal. 2007, 46, 249. doi: 10.1007/s11244-007-9003-x

    18. [18]

      (18) Kristian, N.; Yu, Y. L.; Lee, J. M.; Liu, X.W.;Wang, X.Electrochimica Acta 2010, 56, 1000. doi: 10.1016/j.electacta.2010.09.073(18) Kristian, N.; Yu, Y. L.; Lee, J. M.; Liu, X.W.;Wang, X.Electrochimica Acta 2010, 56, 1000. doi: 10.1016/j.electacta.2010.09.073

    19. [19]

      (19) Wu, H. M.;Wexler, D.;Wang, G. X.; Lin, H. K. J. Solid State Electrochem. 2012, 16, 1105.(19) Wu, H. M.;Wexler, D.;Wang, G. X.; Lin, H. K. J. Solid State Electrochem. 2012, 16, 1105.

    20. [20]

      (20) Brushett, F. R.; Duong, H. T.; Ng, J.W.; Behrens, R. L.;Wieckowski, A.; Kenis, P. J. A. Journal of the Electrochemical Society 2010, 157 (6), B837.(20) Brushett, F. R.; Duong, H. T.; Ng, J.W.; Behrens, R. L.;Wieckowski, A.; Kenis, P. J. A. Journal of the Electrochemical Society 2010, 157 (6), B837.

    21. [21]

      (21) Wang, R. F.;Wang, H.;Wei, B. X.;Wang,W.; Lei, Z. Q.International Journal of Hydrogen Energy 2010, 35, 10081. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.07.008(21) Wang, R. F.;Wang, H.;Wei, B. X.;Wang,W.; Lei, Z. Q.International Journal of Hydrogen Energy 2010, 35, 10081. doi: 10.1016/j.ijhydene.2010.07.008

    22. [22]

      (22) Lin, R.; Cao, C. H.; Zhao, T. T.; Huang, Z.; Li, B.;Wieckowski,A.; Ma, J. X. Journal of Power Sources 2013, 223, 190. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.09.073(22) Lin, R.; Cao, C. H.; Zhao, T. T.; Huang, Z.; Li, B.;Wieckowski,A.; Ma, J. X. Journal of Power Sources 2013, 223, 190. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.09.073

    23. [23]

      (23) Yang, X. J.; Cheng, F. Y.; Tao, Z. L.; Chen, J. Journal of Power Sources 2011, 196, 2785. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.09.079(23) Yang, X. J.; Cheng, F. Y.; Tao, Z. L.; Chen, J. Journal of Power Sources 2011, 196, 2785. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.09.079

    24. [24]

      (24) Lee, M. H.; Do, J. S. Journal of Power Sources 2009, 188, 353.doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.12.051(24) Lee, M. H.; Do, J. S. Journal of Power Sources 2009, 188, 353.doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.12.051

    25. [25]

      (25) Gasteiger, H. A.; Kocha, S. S.; Sompalli, B.;Wagner, F. T.Applied Catalysis B: Environmental 2005, 56, 9. doi: 10.1016/j.apcatb.2004.06.021(25) Gasteiger, H. A.; Kocha, S. S.; Sompalli, B.;Wagner, F. T.Applied Catalysis B: Environmental 2005, 56, 9. doi: 10.1016/j.apcatb.2004.06.021

    26. [26]

      (26) Cao, C. H.; Lin, R.; Zhao, T. T.; Huang, Z.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (1), 95. [曹春晖, 林瑞, 赵天天,黄真, 马建新. 物理化学学报, 2013, 29 (1), 95.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201209272

      (26) Cao, C. H.; Lin, R.; Zhao, T. T.; Huang, Z.; Ma, J. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29 (1), 95. [曹春晖, 林瑞, 赵天天,黄真, 马建新. 物理化学学报, 2013, 29 (1), 95.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201209272

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  713
  • 文章访问数:  826
  • HTML全文浏览量:  17
文章相关
  • 发布日期:  2013-07-09
  • 收稿日期:  2013-04-06
  • 网络出版日期:  2013-05-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章