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第 36 卷第 5 期 精 细 化 工 Vol.36, No.5
201 9 年 5 月 FINE CHEMICALS May 2019

催化与分离提纯技术
以 KMnO 改性炭黑为载体 Pd-Ni
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催化剂的制备和性能

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赵世怀 1,2 ，张翠翠 ，张 蕾 ，徐文文 ，温 昕 ，杨紫博
（1. 天津工业大学 分离膜与膜过程国家重点实验室，天津 300387；2. 天津工业大学 环境与化学工程
学院，天津 300387）
摘要：以不同浓度的 KMnO 4 溶液预处理的炭黑为载体，通过沉淀共还原法合成了 3 种 Pd 1 Ni 1 /AC x （x=3、5、7）
催化剂。采用 XPS、ICP、XRD 和 TEM 对催化剂进行了表征。结果表明：Pd 1 Ni 1 /AC 5 的 Pd 负载量（质量分数，
下同）最大（3.66%），Pd 晶粒的平均粒径最小（4.71 nm），且均匀地分布在 KMnO 4 氧化处理后的碳载体上，
活性位点较多；XRD 显示，3 种 Pd 1 Ni 1 /AC x 催化剂中大部分的 Ni 均以无定形形式存在。电化学性能测试结果
表明：3 种催化剂均表现出比商业 Pd/C 更好的电化学稳定性和存活率；其中，Pd 1 Ni 1 /AC 5 电化学活性表面积达
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62.21 m /g Pd ，且乙醇催化氧化活性为 1797.85 A/g Pd 。
关键词：直接乙醇燃料电池；阳极催化剂；高锰酸钾；炭黑；钯；镍
中图分类号：TQ426.6; TM911.48 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 05-0940-06

Preparation and Properties of Pd-Ni Catalysts Supported by
KMnO 4 Modified Carbon Black

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1,2
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ZHAO Shi-huai , ZHANG Cui-cui , ZHANG Lei , XU Wen-wen , WEN Xin , YANG Zi-bo
（1. Key Laboratory of Separation Membrane and Membrane Process, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387,
China; 2. School of Environment and Chemical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China）
Abstract: Three kinds of Pd 1Ni 1/AC x (x=3, 5, 7) catalysts were synthesized by precipitation co-reduction
method with carbon black pretreated with different concentrations of potassium permanganate solution as
supports. These catalysts were characterized by XPS, ICP, XRD and TEM. The results showed that catalyst
Pd 1Ni 1/AC 5 had the largest Pd loading (3.66%, mass fraction, the same below), the average particle size
(4.71 nm) of Pd grains was the smallest. In addition, Pd particles were evenly dispersed on carbon black
supports, which resulted in more active sites. XRD results indicated that most of Ni components exhibited
an amorphous form in all three Pd 1Ni 1/AC x catalysts. Electrochemical tests demonstrated that all three
catalysts showed better electrochemical stability and survival ratio than commercial Pd/C catalyst.
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Especially, the electrochemical active surface area of Pd 1Ni 1/AC 5 reached 62.21 m /g Pd, and the ethanol
catalytic activity was 1797.85 A/g Pd.
Key words: direct ethanol fuel cell; anode catalysts; KMnO 4; black carbon; palladium; nickel
Foundation items: Key Project of Tianjin Municipal Natural Science Foundation (12JCZDJC28400);
Tianjin Municipal Science and Technology Project (15PTSYJC00230); Tianjin Municipal Science and
Technology Commissioner Project (16JCTPJC47600); National Natural Science Foundation of China
(21476172, 21206124)

收稿日期：2018-08-29; 定用日期：2018-10-29; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180638
基金项目：天津市自然科学基金重点项目（12JCZDJC28400）；天津市科技计划项目（15PTSYJC00230）；天津市科技特派员项目
（16JCTPJC47600）；国家自然科学基金（21476172，21206124）
作者简介：赵世怀（1973—），男，博士，副教授。联系人：张翠翠（1993—），女，硕士生，E-mail：1667628345@qq.com。