以氧化铟锡(ITO)透明导电膜玻璃为基底,电化学恒电位法制备AuPd合金纳米粒子.系统考察了AuPd纳米粒子的组成和不同制备条件对其结构和电催化性能的影响.运用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量散射谱(EDX)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和电化学方法进行表征.结果表明,制备的AuPd合金中Au:Pd元素比与投料比基本一致,纳米粒子分散均匀;AuPd合金纳米粒子对乙醇电氧化的催化活性和稳定性显著高于纯Pd纳米粒子.当沉积电位-0.3 V、Pd:Au=3:1时,Au1Pd3纳米粒子对乙醇电氧化表现出最高的催化活性和稳定性:其对乙醇氧化峰值电流密度是相同条件下制备的Pd纳米粒子的7.7倍,稳定测试1800 s时乙醇氧化的电流密度(1.05 mA cm^(-2))是Pd纳米粒子(0.02 mA cm^(-2))的52.5倍.
直接甲酸燃料电池(DFAFCs)是一种很有前景的可用于移动电子设备的电源.钯对甲酸电催化氧化有很高的活性,但稳定性较差,容易失活;铂对甲酸电催化氧化的活性低于钯,但稳定性好.前期研究表明,高指数晶面铂纳米粒子对甲酸的电催化氧化活性显著高于低指数晶面铂纳米粒子.本文以碳纸为载体,应用方波电位法生长高指数晶面铂纳米粒子(HIF-Pt/C-paper),通过改变方波上下限电位,合成出不同粒径的二十四面体和偏方三八面体铂纳米粒子.进一步在碳纸上修饰一层碳黑微孔层并优化电沉积条件,制备出粒径约10 nm,载量0.069 mg·cm^(-2)的HIF-Pt/C-paper作为DFAFCs的阳极催化剂.在甲酸浓度为3 mol·L^(-1)时,测得30oC下单电池最大功率密度10.6 m W·cm^(-2),最大质量功率密度153.5 m W·mg^(-1)Pt,是以1 mg·cm^(-2)载量的商业60%(by mass)Pt/C(简称商业Pt/C)为阳极催化剂的电池的8.4倍.HIF-Pt/C-paper阳极DFAFCs在20 m A·cm^(-2)条件下运行50 h,电压保持率为95%,显示出很好的稳定性.
