CO微分吸附热研究.pdfVIP

石 油 化 工 2004年第33卷增刊 PETROCHEMICAL TECHNOLOGY ·1337 · 碳负载的Pt一Ru催化剂的制备及 CO微分吸附热研究 张耀君，，辛 勤“ (1.西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065; 2.中国科学院 大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，辽宁 大连 116023) 摘〔要1 备了一系列不同摩尔比的碳负载型双金属Pt一Ru模型燃料电池催化剂。并采用H，及CO化学吸附、 TPR,TEM,XRD,CO微分吸附热等技术对其进行了表征。结果表明Ru一Pt合金以1.5一2nm粒径均匀的分散于载 体表面;;3种Pt一Ru催化剂的初始微分吸附热(Qvim二124一112kJ/mol)界于两种单金属之间。当双金属Pt一Ru催 化剂Pt/Ru原子比为1/2时，催化剂Pt原子表面上的强co吸附位(112kJ/mol)被Ru原子所覆盖而完全消失今 关〔键词〕碳负载的Pt一Ru催化剂;微量热法;CO微分吸附热 【中图分类号」TQ426.8 [文献标识码IA 21世纪人类面临的最大挑战是能源问题。而 Pt/XC72R的催化剂前体。将一定浓度的Ru和Pt 质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电 溶液混合均匀，浸渍于XC72R碳黑上，制备质量分 池(DMFC)以其能量密度高、运行温度低、环境友好 数为2%Pt一0.5%Ru/XC72R,2%Pt一1%Ru/ 等优点，有望成为未来的主要能源之一。目前许多 XC72R和2%Pt一2%Ru/XC72R的催化剂前体，其 发达国家正投人巨资对其进行研究以加速它的商业 Pt/Ru原子比依次为2/1,1/1和1/2。将试样在封 化进程t3‘。研究的焦点在于制备性能优良的阳极 闭的烧杯中室温放置48h，然后在398K烘8h 催化剂以抵御CO中毒所引起的电池性能大幅下降 备用。 等问题。因为PEMFC的H:源主要来源于甲醇重 1.2 程序升温还原(TPR) 整，但重整氢气中常含有少量的CO;DMFC以液体 将0.35g催化剂放人U型石英反应管内，以 甲醇为原料，甲醇在阳极氧化过程中可能产生CO 22ml/min的速率流经反应管。实验前用He气吹扫 或类CO中间体。为了提高Pt阳极寿命，增强抵抗 反应管2h，接着试样在22ml/min的混合气体(HZ/ CO毒化能力，近年来许多有关铂阳极改性催化剂 He体积比为12/78)中，以5K/min的加热速率从 的性能研究见之于报道川。结果发现用双金属R 室温到1023K，流出物用配置热导池和两个串联柱 一Ru/C催化剂替代纯Pt，其阳极抗CO毒化能力得 (Chromosorb102andPorapackQ)的气相色谱仪 到很大程度的改善1,〔21。但对Ru能有效降低CO (Varian3400)进行产物分析。气相色谱仪自动采 化学吸附的本质还有待进一步揭示。 集样品及进行数据处理。 本工作采用HZ及CO化学吸附、TPR,TEM、原 1.3 H:化学吸附和CO化学吸附 位微量热法等技术对催化剂的表面物种、吸附行为， H:及CO化学吸附用于测定金属分散度及粒 粒径尺度等进行了表征。这对于合成高分散、低R 径大小，催化剂放人与玻璃真空系统相连的石英反 含量的抗CO中毒的高性能PEMFC和DMFC具有 应器中室温抽真空过夜。试样从室温被加热到 重要的指导意义。 573K并在该温度下用氢气还原2h，在673抽真空 1h后，试样冷至室温进行化学吸附实验，H:或CO 1 实验部分 化学吸附量是将吸附等温线的线性部分外推至压力 1.1 催化剂制备 为零时的吸附量，用于测定金属的表面分散度(D) 把Ru