摘要
质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其低成本、环境友好和高能量密度而被广泛研究。然而，氧还原反应(ORR)的缓慢动力学严重阻碍了它们的发展，因此开发出高效ORR电催化剂是至关重要的。本文主要介绍了质子交换膜燃料电池基本构造和发展现状、阴极氧还原的反应原理及常见的阴极催化剂，并探究了非贵金属催化剂Ru-N-C及复合型催化剂Pt/Ru-N-C的制备工艺，揭示了催化剂性能提升的原理。 (1)通过室温搅拌的方法制备Ru-N-C催化剂，系统的研究了前驱体中不同Zn、Ru比例，不同的碳化温度和碳化时间对Ru-N-C催化剂性能的影响。采用一系列表征手段对不同的Ru-N-C性能进行比较研究，发现在前驱体中Zn/Ru=30∶1,碳化温度为950℃，碳化时间为1h时所制备的催化剂性能最佳，且该催化剂具有较多微孔结构的同时也具有介孔结构，增大催化剂比表面积的同时，也增加催化剂的传质作用。 (2)采用微波乙二醇的方法以工艺优化后的Ru-N-C作为载体，在其上担载Pt颗粒，制备出复合型催化剂Pt/Ru-N-C,并探究不同的加碱量和微波时间的不同对Pt/Ru-N-C催化剂阴极氧还原性能的影响，即加碱量为2.00mL,微波时间为100s所制备的催化剂性能最好。通过XPS对Pt4f进行分峰拟合证明了Ru-N-C载体对Pt的电子结构有调控作用。
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