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【作者基本信息】 中南大学， 冶金科学与工程， 2001， 博士
【摘要】 开发高效的电催化剂是实现有机废水降解、质子交换膜燃料电池产业化的关键技术。迄今为止，采用多组分铂合金催化材料被认为是降低H2或CH3OH氧化过电位、提高催化剂抗CO中毒的最有效手段。本文以热分解法制备的钛阳极为基础，探讨了复合含Pt0阳极涂层对甲醇的电催化作用。 热分解法制备钛阳极较容易实现，但高活性钛基含铂（Pt0）阳极涂层的制备目前尚缺乏系统研究。本文结合热力学平衡和电位—pH图，讨论了热分解-电化学还原法制备钛基含铂涂层的原理，并采用一种改进的间换法工艺，制备了高活性的钛基含铂（Pt0）电催化涂层。循环伏安和线性扫描曲线表明甲醇，甲醛和甲酸在低阳极电位下反应速率有限，存在约300mV的过电位。进一步研究表明该涂层同纯铂电极相比，显示了很强的电催化活性和长时间稳定性。 实验研究了RuMn，RuCo，RuCe和RuEu等在硫酸溶液中的析氧性以及它们被添加到Pt/Ti电极阳极涂层中后对甲醇的电催化作用。结果表明铂涂层中添加RuMn，RoCo和RuEu等强析氧性金属氧化物后，同涂层中不含金属氧化物的Pt/Ti电极相比，对甲醇电氧化显示了更高的催化活性。此外还测试了Ru、Mo、W和Sn等过渡金属对甲醇的电氧化影响。比较二元合金催化剂同三元合金催化剂的活性面积，发现采用多金属催化剂还能提高活性点的数目。 本文还研究了甲醇在过渡金属改性的钛电极表面氧化的动力学，计算结果如下：反应级数在0.5—0.62之间，反应速率常数约10-5，0.4V时的表观活化能在51—56KJ/mol之间，0.5V时在47—50KJ/mol之间。改性电极的传递系数是：Pt（0.81），PtRu（0.86），PtMo（0.96）和PtRuMn（0.85）。 从Tafel曲线来看，甲醇的电氧化过程分三个步骤。在低极化区（logi＜1.3），甲醇发生脱氢反应并形成反应中间体，其中CO成为未被氧化的毒物，此过程成为速率限制步骤；在更高的极化区（1.3＜logi＜1.6），H2O吸附在电极表面并解离生成[OH]，促进了C
