PDDA修饰的碳纳米管载铂电催化剂的合成及其在碱性条件下的氧气还原反应催化性能

张杰 窦美玲 王峰 刘景军 李志林 吉静 宋夜

引用本文: 张杰, 窦美玲, 王峰, 刘景军, 李志林, 吉静, 宋夜. PDDA修饰的碳纳米管载铂电催化剂的合成及其在碱性条件下的氧气还原反应催化性能[J]. 物理化学学报, 2015, 31(9): 1727-1732. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507161 shu
Citation:  ZHANG Jie, DOU Mei-Ling, WANG Feng, LIU Jing-Jun, LI Zhi-Lin, JI Jing, SONG Ye. Synthesis of PDDA-Decorating MWCNTs Supported Pt Electrocatalysts and Catalytic Properties for Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Medium[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(9): 1727-1732. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507161 shu

PDDA修饰的碳纳米管载铂电催化剂的合成及其在碱性条件下的氧气还原反应催化性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51125007)资助项目 (51125007)

摘要:

采用长链聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行修饰, 并将采用胶体法还原出的铂(Pt)纳米粒子通过静电作用担载于PDDA修饰的多壁碳纳米管上, 从而制备出Pt/PDDA/MWCNTs复合电催化剂. 透射电镜(TEM)与X射线衍射(XRD)测试结果表明, Pt纳米粒子均匀地分布在MWCNTs的表面, 其平均粒径约为3.6 nm. 热失重分析显示催化剂的实际负载量为36%(w). 旋转圆盘电极测试结果表明, Pt/PDDA/MWCNTs催化剂对碱性条件下的氧气还原反应(ORR)具有优异的催化活性. 与负载量为40%(w)的商业Pt/C催化剂相比, Pt/PDDA/MWCNTs催化剂的氧气还原反应的起始电位和半波电位均正移约30 mV, 其质量比活性更大. 动力学研究结果进一步证实Pt/PDDA/MWCNTs催化剂比负载量为40%(w)的商业Pt/C催化剂在碱性条件下对氧气还原反应具有更优异的催化活性.

English

    1. [1]

      (1) Ma, Y.; Wang, R.; Wang, H.; Key, J.; Ji, S. J. Power Sources 2015, 280, 526. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.01.139

      (1) Ma, Y.; Wang, R.; Wang, H.; Key, J.; Ji, S. J. Power Sources 2015, 280, 526. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.01.139

    2. [2]

      (2) Shrestha, S.; Asheghi, S.; Timbro, J.; Mustain, W. E. Appl. Catal. A 2013, 464-465, 233.(2) Shrestha, S.; Asheghi, S.; Timbro, J.; Mustain, W. E. Appl. Catal. A 2013, 464-465, 233.

    3. [3]

      (3) Balgis, R.; Anikumar, G. M.; Sa , S.; Ogi, T.; Okuyama, K. J. Power Sources 2013, 229, 58. doi: 10.1016/j.jpowsour. 2012.11.143(3) Balgis, R.; Anikumar, G. M.; Sa , S.; Ogi, T.; Okuyama, K. J. Power Sources 2013, 229, 58. doi: 10.1016/j.jpowsour. 2012.11.143

    4. [4]

      (4) Dominguez, C.; Perez-Alonso, F. J.; Fuente, J. L. G.; Al-Thabaiti, S. A.; Basahel, S. N.; Alyoubi, A. O.; Alshehri, A. A.; Pena, M. A.; Rojas, S. J. Power Sources2014, 271, 87. doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.07.173(4) Dominguez, C.; Perez-Alonso, F. J.; Fuente, J. L. G.; Al-Thabaiti, S. A.; Basahel, S. N.; Alyoubi, A. O.; Alshehri, A. A.; Pena, M. A.; Rojas, S. J. Power Sources2014, 271, 87. doi: 10.1016/j.jpowsour.2014.07.173

    5. [5]

      (5) El-Deeb, H.; Bron, M. Electrochim. Acta 2015, 164, 315. doi: 10.1016/j.electacta.2015.02.137(5) El-Deeb, H.; Bron, M. Electrochim. Acta 2015, 164, 315. doi: 10.1016/j.electacta.2015.02.137

    6. [6]

      (6) Andersen, N. I.; Serov, A.; Atanassov, P. Appl. Catal. B 2015, 163, 623. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.08.033(6) Andersen, N. I.; Serov, A.; Atanassov, P. Appl. Catal. B 2015, 163, 623. doi: 10.1016/j.apcatb.2014.08.033

    7. [7]

      (7) Jukk, K.; Kozlova, J.; Ritslaid, P.; Sammelselg, V.; Alexeyeva, N.; Tammeveski, K. J. Electroanal. Chem. 2013, 708, 31. doi: 10.1016/j.jelechem.2013.09.009(7) Jukk, K.; Kozlova, J.; Ritslaid, P.; Sammelselg, V.; Alexeyeva, N.; Tammeveski, K. J. Electroanal. Chem. 2013, 708, 31. doi: 10.1016/j.jelechem.2013.09.009

    8. [8]

      (8) Shao, Y.; Zhang, S.; Kou, R.; Wang, X.; Wang, C.; Dai, S.; Viswanathan, V.; Liu, J.; Wang, Y.; Lin, Y. J. Power Sources 2010, 195, 1805. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.10.036(8) Shao, Y.; Zhang, S.; Kou, R.; Wang, X.; Wang, C.; Dai, S.; Viswanathan, V.; Liu, J.; Wang, Y.; Lin, Y. J. Power Sources 2010, 195, 1805. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.10.036

    9. [9]

      (9) Zhang, S.; Shao, Y.; Yin, G.; Lin, Y. J. Mater. Chem. 2009, 19, 7995. doi: 10.1039/b912104h(9) Zhang, S.; Shao, Y.; Yin, G.; Lin, Y. J. Mater. Chem. 2009, 19, 7995. doi: 10.1039/b912104h

    10. [10]

      (10) Zhao, B. Q.; Chen, W. M.; Zhu, Z. Y. Transitiona of Shenyang Li ng University 2014, 33 (4), 1. [赵博琪, 陈维民, 朱振玉. 沈阳理工大学学报, 2014, 33 (4), 1.](10) Zhao, B. Q.; Chen, W. M.; Zhu, Z. Y. Transitiona of Shenyang Li ng University 2014, 33 (4), 1. [赵博琪, 陈维民, 朱振玉. 沈阳理工大学学报, 2014, 33 (4), 1.]

    11. [11]

      (11) Bragaru, A.; Vasile, E.; Obreja, C.; Kusko, M.; Danila, M.; Radoi, A. Mater. Chem. Phys. 2014, 146, 538. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.04.012(11) Bragaru, A.; Vasile, E.; Obreja, C.; Kusko, M.; Danila, M.; Radoi, A. Mater. Chem. Phys. 2014, 146, 538. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.04.012

    12. [12]

      (12) Zhu, H.; Yang, D.; Zhang, H. Mater. Lett. 2006, 60, 2686. doi: 10.1016/j.matlet.2006.01.065(12) Zhu, H.; Yang, D.; Zhang, H. Mater. Lett. 2006, 60, 2686. doi: 10.1016/j.matlet.2006.01.065

    13. [13]

      (13) Yang, H. N.; Lee, J. Y.; Na, Y.; Yi, S. C.; Kim, W. J. Microporous Mesoporous Mat. 2012, 152, 148. doi: 10.1016/j.micromeso.2011.11.042(13) Yang, H. N.; Lee, J. Y.; Na, Y.; Yi, S. C.; Kim, W. J. Microporous Mesoporous Mat. 2012, 152, 148. doi: 10.1016/j.micromeso.2011.11.042

    14. [14]

      (14) Huang, X.; Li, Z.; Zhang, X.; He, X.; Lin, S. J. Colloid Interface Sci. 2013, 393, 300. doi: 10.1016/j.jcis.2012.10.058(14) Huang, X.; Li, Z.; Zhang, X.; He, X.; Lin, S. J. Colloid Interface Sci. 2013, 393, 300. doi: 10.1016/j.jcis.2012.10.058

    15. [15]

      (15) Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods, 2nd ed.; Wiley: New York, 2001.(15) Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods, 2nd ed.; Wiley: New York, 2001.

    16. [16]

      (16) Liu, H.; Li, J.; Xu, X.; Wang, F.; Liu, J.; Li, Z.; Ji, J. Electrochim. Acta 2013, 93, 25. doi: 10.1016/j.electacta. 2013.01.090

      (16) Liu, H.; Li, J.; Xu, X.; Wang, F.; Liu, J.; Li, Z.; Ji, J. Electrochim. Acta 2013, 93, 25. doi: 10.1016/j.electacta. 2013.01.090

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  • 发布日期:  2015-09-06
  • 收稿日期:  2015-05-06
  • 网络出版日期:  2015-07-16
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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