文摘gydF4y2Ba

碳干凝胶(CXs)已经由间苯二酚和甲醛缩聚。两个小灵通合成进行了研究,以评估其影响Pt催化剂的电化学行为支持先前的碳干凝胶,由传统的浸渍方法合成。催化剂也合成了一个商业炭黑(火神xc - 72 r)进行比较。表征技术包括氮气物理吸附、扫描电子显微镜和x射线衍射。氧化催化剂电化学活性的一氧化碳和甲醇通过循环伏安法和计时电流法研究了建立碳支持对催化剂性能的影响。商业Pt / C催化剂(E-TEK)进行比较分析。观察到更发达,mesopore-enriched碳干凝胶的多孔结构合成高初始pH值导致最优利用活跃的阶段,一个增强的和有前途的甲醇电氧化的催化活性,与商业催化剂相比。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

的一个主要挑战如今在聚合物电解质燃料电池技术的优化催化系统用于阳极(燃料氧化)和阴极(氧气减少),对催化活性的增强和耐用性,在每一次低高贵metal-normally Pt-loads。在直接甲醇燃料电池(dmfc)的阳极,甲醇氧化的详细机制已经阐明在过去几十年使用各种实验程序,和一些评论可以作为一个参考为读者(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。基本上,甲醇的电化学氧化Pt涉及一些中间步骤如脱氢,CO-like物种化学吸收作用,哦(或HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO)物种吸附,化学吸附CO和哦的化合物之间的相互作用和有限公司gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba进化。催化活性很大程度上取决于金属成分(众所周知,第二个金属的存在像俄罗斯或Sn大大增强了哦,吸附和,因此,electrocatalytic活动),粒子大小、金属表面结构和金属支架相互作用[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

采用高表面面积碳支持一直被视为一种最合理的选择实现最优利用活跃的阶段。因此,在过去的十年中,越来越多的出版物报道的合成和使用先进的碳燃料电池系统的支持,如碳纳米管(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,碳纳米纤维gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),有序介孔碳gydF4y2Ba8gydF4y2Ba),和碳气凝胶和干凝胶(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba13gydF4y2Ba),这可能导致更稳定、高活性催化剂,在较低载荷铂(< 0.1毫克·厘米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba})比使用传统的炭黑支持的情况下,导致因此降低催化剂成本(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。carbon-supported催化剂的制备、结构性能的支持可以适当调整以克服传质限制而偏袒一个适当的分散的活跃阶段。这个事实变得特别重要的催化剂的制备电化学应用程序;其电化学性能可能成为他们最终的结构特性,强烈依赖于适当的比表面积和丰富的中孔在20 - 40 nm的孔径范围,导致一个高度可催化表面积的基础(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

自1989年由Pekala介绍(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba),resorcinol-formaldehyde水凝胶已收到相当多的关注,由于微调他们的结构属性充分修改的可能性不同参数参与他们的准备gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。通过这种方式,可以获得各种各样的材料具有不同的特性,可以用于广泛的应用[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。除了这个事实,这些合成碳材料具有纯度高,而且,此外,而碳黑人构成了骨料的连接通过范德瓦耳斯键,碳凝胶显示千分尺规模,整体结构,因此,碳凝胶的孔隙结构micromonolith仍然相同的催化层的膜电极组件(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。在先前的研究gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba),质子交换膜燃料电池阴极准备从Pt催化剂支持碳气凝胶和干凝胶。获得的结果清楚地证明,碳孔隙结构的一个适当的选择实际上会导致diffusion-induced潜在损失明显降低。刘和Creager [gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba)最近报道以及传质阻力Pt-loaded低碳干凝胶的证据相对于同一electrocatalyst准备使用炭黑火神xc - 72 R作为支持。gydF4y2Ba

Arbizzani et al。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]研究了特定的基于PtRu DMFC阳极催化剂催化活性的化学和电化学沉积路线在介孔cryo-and干凝胶碳。其结果与同PtRu支持火神相比,被特定的催化活性的两倍多当火神由前碳取代。gydF4y2Ba

工作等。gydF4y2Ba21gydF4y2Ba)也通过溶胶-凝胶法合成高介孔碳间苯二酚和甲醛的缩合反应。甲醇电氧化的碱性电解液进行了使用Pt和PtNi催化剂支持高度介孔碳干凝胶。electrocatalytic测试显示更好的性能的催化剂浸渍在这种碳的支持。gydF4y2Ba

在最近的工作(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba),同一组准备了微碳纳米管和高表面积的介孔碳干凝胶,用它们作为单本位制的Pt和双金属催化剂PtRu支持。为了评估表面氧的影响组织的支持,介孔碳干凝胶浸渍之前还与稀释氧气氧化。活动时观察到显著增加PtRu催化剂氧化干凝胶上的支持。这种效应的金属氧化态来解释。结果表明:氧化支持有助于保持金属的金属状态,根据需要的电氧化甲醇。gydF4y2Ba

然而,碳凝胶也被测试为支持在几个应用程序不同的电催化作用。例如,工作等。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)准备Pt / C催化剂浸渍的三干凝胶具有不同的孔隙结构。他们观察到具体对苯加氢催化活性测定是十倍的存在carbon-xerogel-supported催化剂比类似的活跃charcoal-supported的决定。这个增强的催化活性是由于更高的Pt分散在碳表面,由于丰富的大型中孔和宽的中孔碳干凝胶孔隙结构,最终促进其浸渍的前体活跃阶段。gydF4y2Ba

碳凝胶制备包括几个步骤,基本上,(i)溶胶-凝胶法合成和凝胶固化,(ii)干燥,去除多余的溶剂,(3)碳化的有机凝胶。碳气凝胶不同于碳干凝胶在干燥过程应用在每种情况下。虽然超临界干燥用于合成碳气凝胶,碳干凝胶准备使用传统的蒸发干燥。最后一个选项结果的初始多孔结构的收缩凝胶(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba),但其后果是很有利的,根据最终应用程序的碳材料。此外,合成的成本也大大降低通过选择蒸发干燥。碳干凝胶具有微孔,micro-mesoporous micro-macroporous结构可以由不同形态的主要粒子组成,基本粒子之间的互连,并通过控制凝胶的结构在干燥收缩,这是由原结构的有机凝胶。间苯二酚与甲醛摩尔比,催化剂的种类和数量,溶剂,稀释,pH值最终凝胶特性有决定性影响。对pH值的影响碳凝胶的孔隙度,Mahata et al。gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]准备碳干凝胶在两个不同的pH值,5.5和6,观察到的材料准备在低pH值具有相当高的中孔面积但更低的平均孔径。林和里特(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba之前报道类似的观察。他们准备碳干凝胶在pH值在5.5和7.0之间,观察、pH值降低了从7.0到6.5,表面积急剧上升,从0到600gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba·gydF4y2BaggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},然后保持不变的pH值的范围从6.5到5.5。相比之下,孔隙体积增加几乎线性pH值降低7.0和5.7之间,然后保持不变在0.8厘米左右gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba·gydF4y2BaggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在pH值从5.7到5.5不等。这些结果表明,孔隙体积的增加与减少发生的pH值从6.5到5.5与创造更大的毛孔没有贡献的表面积。他们也观察到更高的pH值导致碳与弱凝胶孔隙结构倒塌后容易干燥和热解。他们说,更高的pH值少阻碍了缩合反应导致的交联结构,导致弱凝胶结构多以较低的博士几年后,Zanto et al。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]声称相反,比较碳气凝胶和干凝胶合成在pH值为5.5和7.0。最高的pH值对应于最高的表面积和孔隙度的发展。这些作者解释这个事实说明,在高pH值设置,已形成集群的交联发生在更大程度上由于低浓度的质子在媒体上,是什么导致了更多的多孔聚合物结构。Zubizarreta et al。gydF4y2Ba26gydF4y2Ba)注意到凝胶所需的时间,固化,干燥的有机凝胶取决于初始溶液的pH值。这个参数也影响的结构材料干燥后,以最低的pH值不太紧凑。结果、表面积和孔隙体积的碳凝胶减少与增加合成博士的工作和同事报道以及强烈的影响,溶液的pH值的合成碳干凝胶产生这些碳材料的最终性能(gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。pH值从5.45增加到7.35,碳凝胶从micro-macroporous只微孔材料,也就是说,在更高的小灵通,孔隙大小分布变得狭窄而通过最大表面积的pH值6.50。然而,这些系列出版的作品也证明没有总协定的影响这个参数在控制碳凝胶最终结构,这可能也取决于其他参数参与凝胶的合成,一般来说,在实验的程序和设置在每种情况下使用。gydF4y2Ba

摘要,介孔碳干凝胶合成两个pH值:5.5和5.8,目的是对碳质结构属性和评估其影响,反过来,电化学行为的Pt-supported electrocatalysts。虽然近年来,PtRu、PtSn和其他Pt合金取代了Pt阳极催化剂的制备,由于其增强性能和阻力对CO中毒gydF4y2Ba25gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba28gydF4y2Ba],Pt是专门用作活性金属通过现在的工作为了简化催化体系。从这个意义上说,这是一个初步研究专注于特定的评价影响催化剂的碳的支持活动,独立于其他参数的影响,如Pt: M(俄文、锡等)原子比、氧化态,或双金属之间的互动网站。未来的工作将包括双金属的引入系统最好的支持。商业Pt-supported催化剂(E-TEK)也被比较的研究。此外,为了比较获得的结果使用合成碳干凝胶作为支持,使用商业的催化剂制备炭黑(火神- xc - 72 R)。Voltamperometric对一氧化碳和甲醇氧化的研究是为了分析的影响碳支持[Pt催化剂的电化学行为gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

2。实验gydF4y2Ba

2.1。合成的碳干凝胶gydF4y2Ba

间苯二酚(1,3-dihydroxybenzoic酸)甲醛有机凝胶合成过程(详细描述后gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。9.91 g的间苯二酚(99%)卷第一次与18.8毫升的去离子水混合磁搅拌和涌入可密封的玻璃瓶。解散后,pH值一般都是接近2和第一次增加接近所选择的价值(5.5和5.8),加入浓氢氧化钠溶液(5和2 N的解决方案)。后来13.5毫升的甲醛溶液(奥尔德里奇,wt. 37%水,稳定了10 - 15% wt.甲醇)被添加到混合(间苯二酚/甲醛比为0.5),和pH值被添加最后调整稀释的氢氧化钠溶液(0.5 N)。使用三种不同的碱性各种浓度的解决方案使我们减少的水量在pH值调整补充道。gydF4y2Ba

凝胶在烤箱在85°C。获得的水凝胶被干没有任何预处理,在65°C 5 h,然后,温度高达110°C和上升了5 h,其他地方描述(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。干燥后,凝胶在800°C下正交氮流管式炉,加热后模式(其它地方描述的那样gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。碳干凝胶获得命名:CX_550,在pH = 5.5,合成和CX_580适应pH = 5.8的情况下在其合成。gydF4y2Ba

2.2。Pt催化剂合成gydF4y2Ba

Pt被浸渍沉积在碳干凝胶,减少与硼氢化钠(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。金属前体的数量被调整以获得最终的名义金属加载20% w / w。水溶液中HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba竞购gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba(Sigma-Aldrich)慢慢加入碳干凝胶或炭黑的分散超纯水在声波降解法。pH值调整到5 5 N氢氧化钠溶液。加载金属降低了硼氢化钠,保持温度在18°C。随后,催化剂被过滤,一夜之间彻底超纯水清洗和干燥60°C。gydF4y2Ba

2.3。碳干凝胶和催化剂结构和形态特征gydF4y2Ba

合成碳干凝胶的结构和形态特征确定通过氮气物理吸附在−196°C(尽快微粒学2020)和扫描电子显微镜(SEM、日立s - 3400 N)。结构性质,如比表面积、孔隙体积和孔隙大小分布计算各相应的氮adsorption-desorption等温线应用Brunauer-Emmett-Teller(打赌)方程,Barrett-Joyner-Halenda (BJH)gydF4y2BatgydF4y2Ba情节的方法。gydF4y2Ba

扫描电镜结合能量色散x射线能谱(SEM-EDX)是用来确定金属沉积的量。一个分析器EDX Rontec XFlash de Si(李)采用这一目的。催化剂的特征x射线衍射(XRD),使用一个力量中心——AXS D8衍射仪,一个gydF4y2BaθgydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaθgydF4y2Ba配置和使用Cu-KgydF4y2BaαgydF4y2Ba辐射。gydF4y2Ba

2.4。电化学表征gydF4y2Ba

电化学特性已经被证明是至关重要的在确定这些材料的electrocatalytic活动(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。氧化催化剂电化学活性的一氧化碳和甲醇通过循环伏安法和计时电流法研究了在室温下在较早的作品(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。细胞与三电极组装在室温和AUTOLAB potentiostat-galvanostat被用来进行电化学表征。对电极由热解石墨棒,而参比电极是一个可逆氢电极(流值)。因此,所有文本中的潜力是指后者。工作电极由一个热解石墨盘(7毫米)与下一层薄薄的electrocatalyst研究沉积到它。这一层的制备,水中悬浮体组成的2毫克的Pt / C催化剂是通过超声分散在电解质溶液wt。(15 10%gydF4y2BaμgydF4y2BaL)和超纯水(500gydF4y2BaμgydF4y2BaL)(微孔)。随后40的整除gydF4y2BaμgydF4y2BaL的分散悬浮沉积在石墨盘(7毫米)和干在惰性气氛下之前使用。gydF4y2Ba

准备后,电极沉浸到真空0.5 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba电解液,准备从高纯试剂(默克公司)和超纯水(Milli-Q)。电解液与纯N饱和gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba或公司(99.997%,液化空气集团),根据实验。电化学表征前,电极受到潜在的自行车在0.05和1.10之间的扫描速率V和流值500 mV·sgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}直到一个稳定voltammogram基础电解液(0.5 M HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)。公司剥离voltammograms得到泡沫气体后细胞在0.20 V和流值为10分钟,紧随其后的是氮气吹扫去除过剩的有限公司承认潜在的选择考虑到,这个值,达到最大吸附物覆盖对Pt CO吸附。后来,0.05 V和1.10 V之间潜在循环和流值在20 mV·sgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}遵循公司进行氧化。集成的电化学Pt活跃的地区确定当前参与的氧化单层,考虑到有限线性吸附于Pt,假设420年gydF4y2BaμgydF4y2BaC /厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba参与了氧化过程。当前值归一化对电活性面积。gydF4y2Ba

循环voltammograms甲醇电氧化的进行了2 M CHgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba哦+ 0.5 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba解决方案,扫描速度20 mV·sgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}0.05和1.10 V和流值之间,电流规范化对每个催化剂电活性面积。gydF4y2Ba

计时电流法进行0.60 V和流值在2 M CHgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba哦+ 0.5 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba解决方案,以评估electrocatalytic活动随时间的演变的催化剂在甲醇电氧化的准备。所有的实验都是在室温(25±1°C),和当前规范化对每个催化剂电活性区域。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。pH值的影响,合成碳干凝胶结构特性gydF4y2Ba

表面积和孔隙体积(总,中孔和微孔)的合成碳干凝胶和商业炭黑(火神)决定从氮气物理吸附等温线如表所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。高值的表面积,436和493米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ g,测定碳干凝胶CX_550 CX_580,分别显著高于一个获得了火神xc - 72 r, 223米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ g。总孔隙体积的碳干凝胶合成在最高的pH值,CX_580, 1.09厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba/ g,也明显高于炭黑火神和碳干凝胶CX_550, 0.47厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba/ g。初始溶液的pH值显然起着决定性的滚动发展的孔隙度:一个轻微的pH值增加导致了几乎两倍高孔隙体积和表面积高出大约10%。CX_550和CX_580之间的主要区别是总孔隙体积是后者的两倍多(1.09厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2BaCX_580 / g)比前(0.47厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2BaCX_550 / g)。中孔体积值反映,这些毛孔优先使用更高的解决方案时形成博士事实上,可以观察到中孔体积增加三倍值比较CX_580 CX_550时,虽然几乎翻火神炭黑的价值决定的。的合成碳干凝胶、微孔体积保持不变,独立于合成pH值,,在任何情况下,大幅高于火神炭黑。gydF4y2Ba

关于碳干凝胶的形态,SEM图像(图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)表明,碳干凝胶合成在pH值为5.5,最低CX_550,是由小的聚合物颗粒相互连接以大脖子给凝胶纤维的外观。碳干凝胶合成的外观在最高的pH值,CX_580,稍微CX_550一个观察到的不同。pH值在较高碳凝胶结构看起来不太确定,更加紧凑,并符合小聚合物粒子要么指向更高程度的交联,所显示Zanto et al。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba),甚至由于孔隙度的部分崩溃在干燥和热解,如上所述,林和里特(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3.2。Pt /碳干凝胶催化剂物理化学特性gydF4y2Ba

Pt催化剂支持合成碳干凝胶SEM-EDX和XRD表征。它们的属性表进行了总结gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。SEM-EDX进行分析来确定electrocatalysts金属浓度。Pt大约17 - 18%重量浓度,获得接近20%的名义载荷。XRD模式(图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)显示了典型的面心立方结构相对于红光白金。Pt微晶大小从220年的峰值在XRD衍射图(如图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)用谢乐公式如表所示gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

铂支持低碳干凝胶孔隙体积(Pt / CX_550)提供了最高的6.2纳米晶粒大小,而使用高碳干凝胶孔隙体积(CX_580)导致相当大的晶体粒度下降到4.5纳米。这个结果强调支持结构属性的重要性在金属晶体生长,可以阻碍的浸渍碳支持在一定程度上时较低的中孔的存在。此外,使用类似的火神炭黑比CX_550孔隙体积和表面积的一半会导致类似的晶体尺寸比其他CX_580,指出不仅结构属性是重要,但碳质表面结构起着很大的作用。另一方面,商业催化剂(Pt-E-TEK)介绍了Pt最低3.0 nm的晶粒大小。这些差异在晶体领域的大小活动阶段electrocatalytic将导致不同的行为,这是下一节的主要目的。gydF4y2Ba

3.3。电化学表征和催化活性gydF4y2Ba

Pt催化剂支持碳干凝胶的特点是循环伏安法(CV)。为了建立执行公司剥离的结构性能的影响不同的支持每个Pt的电化学性能对有限公司电氧化催化剂。公司提供了一个强大的电氧化依赖电极表面状态的形态和结构gydF4y2Ba32gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]。公司剥离voltammograms获得如图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。CO-stripping之后第二个周期记录,对应的voltammograms基础电解液对清洁表面,也显示。gydF4y2Ba

的有限公司gydF4y2Ba_{广告gydF4y2Ba}氧化峰Pt /残雪催化剂得到约0.82 V和流值,至于Pt-E-TEK,文献中报道商业催化剂(gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]。而最大值发生在类似的潜在价值,轻微的差异是观察到的贡献在更多的负电位(0.68 - -0.74 V和流值)。催化剂由浸渍(Pt / CX_550, Pt / CX_580和Pt / CB_Vulcan)提供了一个潜在发病约0.68 V和流值与一个小肩膀不是Pt-E-TEK观察。这对CO氧化可以归因于存在的某些表面安排公司稍微低能量吸附铂。相比,然而,这贡献,虽然小峰观察到0.82 V和流值,是独立的晶体大小(从4.0 nm CB_Vulcan CX_550 6.2 nm),这是很重要的评论的后续讨论甲醇氧化。电荷观察到潜在值高于0.9 V和流值可以归因于活跃的氧化阶段,甚至支持形成氧官能团(gydF4y2Ba35gydF4y2Ba),但是,在任何情况下,它代表了可逆过程自第二次周期对应于voltammogram基础电解液,这意味着一个完整的公司单层的氧化技术已经取得了第一个扫描和氢adsorption-desorption区域是相同的。将开展进一步的spectroelectrochemical研究,将有助于分析这些影响深。gydF4y2Ba

综上所述,可以得出结论,在这种情况下,不同结构的碳干凝胶的结构似乎并不是一个决定因素获得电氧化的催化活性增加有限公司gydF4y2Ba

CVs的分析还显示一些差异在当前密度观测双层地区(0.4 - -0.6 V)之间的催化剂支持碳干凝胶(Pt / CX_550和Pt / CX_580)和碳黑人(Pt-E-TEK和Pt / CB_Vulcan)。在双层0.4 V,电流密度(获得第二次伏安扫描)是Pt / CXs高出4倍。这一事实意味着电容行为是更明显的催化剂支持碳比的干凝胶准备使用火神xc - 72 R或Pt / E-TEK商业催化剂,如前所报道(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。从这个意义上说,更发达的结构属性(更高的表面积)的碳干凝胶用作支持有利于催化剂的电容行为。gydF4y2Ba

electrocatalysts对甲醇氧化的活动通过循环伏安法,研究了真空2 M CHgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba哦+ 0.5 HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba在室温下的解决方案。爆发潜力,峰值电流密度测量从循环voltammograms获得(图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)如表所示gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。主要的差异可以被观察到的电流密度测量。当电流密度非常相似催化剂使用CX_550准备,CX_580,和CB_Vulcan作为支持,大大降低电流密度测定的Pt / E-TEK商业催化剂。gydF4y2Ba

具体活动增加颗粒大小的函数(gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。Pt / CX_550提出了更高的粒度,但相反并不存在较高的特定活动。另一方面,渡边等人发现,甲醇氧化的特定活动carbon-supported Pt electrocatalyst不会改变粒子大小超过2 nm (Pt fcc结构);因此,质量活动增加金属的分散阶段增加(gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。对于我们的Pt / CXs催化剂,Pt准备使用碳干凝胶催化剂合成高pH值显示了较高的催化活性,这可能是由于其更好的金属相分散,工党催化剂相比,准备使用碳干凝胶合成低pH值,提出了一个更高的粒度。gydF4y2Ba

当比较Pt / CX_580 Pt / CB_Vulcan,与类似的Pt水晶大小(4.5和4.0),Pt / CX_580显示特定活动略高。在这种情况下,支持的性质可能有一些积极的影响参数,大概在扩散方面,由于公司剥离研究没有显示,如上所述,优惠为铂表面结构独立于碳的支持。碳干凝胶拥有高度发达的中孔结构(高孔隙体积和平均孔隙大小),有利于反应物对Pt粒子的扩散。事实上,最活跃的催化剂对甲醇氧化反应是Pt / CX_580,支持礼物中最好的纹理特征研究材料在这工作。gydF4y2Ba

甲醇电氧化chronoamperometric测量呈现在图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba表明,Pt / CX_580最初到达最高的电流密度,它可能青睐由于其丰富的中孔结构,有利于反应物扩散。然而,电流密度的碳干凝胶支持催化剂均匀随时间衰减,这不是carbon-black-supported催化剂的情况下。这种效应可能是由于中间产品的积累,将与进一步澄清spectroelectrochemical研究。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

目的是分析过程中pH值的影响碳干凝胶合成的最终结构属性和行为支持Pt electrocatalysts准备的,两种不同的碳干凝胶合成不同的pH值调整每个相应的初始解,即5.5和5.8。结构和形态属性的决心通过氮气物理吸附证明明显更高的发展中孔隙和更紧凑的结构(通过扫描电子显微镜研究了)的碳干凝胶合成在最高博士材料均显示出更高的表面积比测量火神xc - 72 r;然而,碳干凝胶合成的低pH值显示微孔率和较低的一个重要贡献的中孔比这个商业炭黑。Pt催化剂合成使用碳干凝胶制备和火神xc - 72 r作为支持。XRD分析显示小Pt微晶大小的碳干凝胶拥有更发达的多孔结构,也就是说,一个合成高初始博士更发达的孔隙度,具体丰富的中孔,导致的一个优化的浸渗碳表面,导致一个更足够的active-phase色散。gydF4y2Ba

电化学特性显示出类似的公差为催化剂对CO中毒准备使用合成碳干凝胶和类似催化剂准备使用火神xc - 72 r作为支持。中碳干凝胶,轻微的差异观察小贡献CO氧化更消极的潜力。gydF4y2Ba

甲醇电氧化研究voltamperometric分析表明,获得的电流密度是相当高的carbon-xerogel-based催化剂和Pt / CB_Vulcan催化剂,相比商业Pt / E-TEK。Pt / CX_580显示最高的具体活动可能是两者的结合适当的金属分散和高度发达的介孔结构,这可能有利于反应物扩散对反应性网站。gydF4y2Ba

事实上,甲醇计时电流法显示更高的初始电流密度在这种情况下,尽管electrocatalytic活动很快减少随时间达到类似的电流密度值比CB_Vulcan支持催化剂。初的曲线,Pt / CX_580高催化活性的催化剂可能是由于扩散效应,为Pt /残雪催化剂(鉴于其更高的中孔结构相比,火神)。gydF4y2Ba

然而,一看到这项工作的结果,可以得出结论,更发达和mesopore-enriched碳干凝胶合成的多孔结构在初始pH值导致更高更优的利用活跃的阶段,一个增强的和有前途的甲醇电氧化的催化活性,类似催化剂相比,准备用火神炭黑作为支持和商用Pt催化剂。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

作者希望感谢“菲德尔”和西班牙MICINN mat2008 - 06631 c03 - 01的金融支持。m . e . Galvez亏欠西班牙科技部创新为其“Juan de la Cierva”博士后资助。gydF4y2Ba