Mo_(2)C/MWCNT催化剂制备及其电催化氧化甲醇性能

作     者：毛磊鑫 傅林 刘雷 高志华 黄伟 左志军 MAO Leixin;FU Lin;LIU Lei;GAO Zhihua;HUANG Wei;ZUO Zhijun

作者机构：太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 太原理工大学化学工程与技术学院山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2024年第49卷第12期

页      面：4946-4954页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(22078214) 山西省科技创新人才团队专项资金资助项目(202204051001009) 山西省重点研发计划资助项目(202102090301005) 

主　　题：Mo_(2)C 多壁碳纳米管 甲醇氧化反应 直接甲醇燃料电池 电化学 

摘      要：随着经济的快速发展,化石燃料需求量的逐年增加以及环保问题的日益突出,能源问题显然已成为焦点问题。亟需加快能源结构转型、提高能源利用率以及开发绿色新能源技术。同时国家也对新能源表现出极高的关注度,大力支持发展新能源产业。直接甲醇燃料电池是一种新型的能量转换装置,可以直接把化学能转化为电能,因其不受卡诺循环限制、能量密度高,清洁环保等优点引起研究者的广泛关注。直接甲醇燃料电池的阳极催化剂是其最关键的组成部分,其催化性能的优劣直接影响电池的性能。目前的商业催化剂主要为贵金属,昂贵的价格、复杂的制备过程以及易受中间体毒化等问题严重制约其商业化。Mo的碳化物由于其独特的d带电子结构,表现出与贵金属类似的催化活性。分别将MoO2、MoO3和Mo_(2)C负载于多壁碳纳米管时,Mo_(2)C负载于多壁碳纳米管的催化剂甲醇电氧化活性最高。为探究载体表面活性位点对甲醇电催化氧化的影响,以不同质量比的钼酸铵和多壁碳纳米管为前驱体,制备了具有一维纳米结构的Mo_(2)C/MW-CNT催化剂,并评价其电催化氧化甲醇性能。利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等测试手段对催化剂形貌及结构进行分析。结果显示,0.7 V(***/HgO)电压时,前驱体钼酸铵和MW-CNT的质量比为1∶1时(Mo_(2)C/MWCNT−1)催化剂的甲醇电催化氧化性能最佳,其电流密度为185 mA/cm2,且10 h后仍保留了初始催化活性的76.19%。此时Mo_(2)C均匀分散在多壁碳纳米管管壁,粒径约3~12 nm。另外,较小的电荷转移电阻有利于甲醇电催化氧化性能的提高。