晶态纳米碳基复合体的形貌控制及在电极材料中的应用

摘要

碳化钼、碳化钨是具有独特的类铂催化活性、在酸碱介质中的高稳定性以及抗CO气体中毒等特性,因而被广泛应用于催化加氢、脱氢、异构化,燃料电池等领域。特别是在甲醇燃料电池中,碳化钼、碳化钨单独对甲醇的催化能力远远小于Pt,但他们的参与有利于CO等中间产物在Pt上的脱附,因而大大提高了贵金属的催化活性与稳定性,并降低了贵金属的用量,从而降低甲醇燃料电池生产成本.所以,合成碳化钼、碳化钨或碳化钼、碳化钨复合物具有十分重要的意义。
　　 本文以壳聚糖和聚丙烯酰胺为碳源,以磷钼酸和磷钨酸为钼源和钨源,并使用Ni金属盐作石墨化催化剂,通过碳源上的极性基团与金属离子的配位作用,同步合成晶态纳米碳基复合材料。
　　 通过XRD、Raman、TEM、TG、BAS100等物理和化学表征,研究了各个产物的晶相、形貌、相变以及其在甲醇燃料电池(DMFC)中的应用。实验结果证明,由于壳聚糖和聚丙烯酰胺具有大量的的基团,对纳米粒子的生长有一定的限域作用。因此复合物中碳化钼、碳化钨纳米粒子均匀分散并和碳相紧密结合。制得的材料可以做为载体成功应用于DMFC并表现出了优越的载体效应,对燃料电池的商业化具有潜在的应用价值。同时这种原位同步合成路线,试验方法简单,原料价格低廉,为合成碳化钼、碳化钨／晶态碳基复合材料及更多碳基复合材料提供了崭新途径。