Magneli相和铌掺杂二氧化钛作为PEMFC电催化剂载体导电性的理论研究

摘要

良好的电子传导性能是质子交换膜燃料电池阴极催化剂载体应具备的基本条件之一。目前广泛使用的碳载体较易氧化腐蚀，稳定性不强。而用金属氧化物作载体具有好的稳定性。其中低d电子金属氧化物(TiO2,CeO2)，除了具有较好地化学稳定性和耐腐蚀性外，还表现出催化增强作用，尤其受到重视。二氧化钛具有比较大的禁带宽度，如锐钛矿型二氧化钛的禁带宽度为3.23eV，因此纯净的二氧化钛的导电性很差.合成特殊结构Magneli相和过渡金属离子掺杂是提高二氧化钛导电性的有效途径。本文研究了Magneli相和铌掺杂金红石型和锐钛矿型二氧化钛的导电性.其中Magneli相是一系列非化学计量氧化钛的通称，通式为TinO2n-1(4≤n≤10)，其突出的物理性能就是在室温下具有很好的导电性。金红石型和锐钛矿型是二氧化钛最常见的两种晶型结构，均属四方晶型，均可用相互联结的TiO6八面体表示，差别在于八面体的畸变程度和八面体间相互联结方式不同。