Page 146 - 《精细化工》2021年第3期

第 38 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.38, No.3
202 1 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2021

催化与分离提纯技术
RuAg/TiO -C 催化剂的制备及
2

对甲醇的电催化氧化性能

鞠剑峰，吴东辉，华 平，陈 娇

（南通大学 化学化工学院，江苏 南通 226019）

摘要：采用改性溶胶-凝胶法和水热合成法制备了 C 掺杂多孔纳米 TiO 2 ，以其为载体制备了一种 RuAg/TiO 2 -C
催化剂。采用 XRD、TEM、EDS、XPS 及电化学分析对催化剂的结构和性能进行了表征，测定了其对甲醇的电
催化氧化性能。结果表明，RuAg 的负载和 C 的掺杂提高了 TiO 2 对甲醇的电催化性能，RuAg/TiO 2 -C 对甲醇电
催化的循环伏安曲线中未见甲醇氧化中间产物的氧化峰，0.54 V 处有一个较大的甲醇氧化峰，其峰电流密度为
2
5.8 mA/cm ，RuAg/TiO 2 -C 比商用 PtRu/C 催化剂具有更高的催化活性和抗毒性，RuAg 合金的负载以及 RuAg
合金与 C 掺杂多孔纳米 TiO 2 载体之间较强的相互作用是其对甲醇催化性能提高的主要因素。
关键词：多孔纳米 TiO 2 ；直接甲醇燃料电池；甲醇氧化；催化剂；RuAg 合金
中图分类号：TM911.4；O643.36 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 03-0566-06

Preparation of C-doped porous TiO 2 supported RuAg catalyst for

methanol electro-oxidation

JU Jianfeng, WU Donghui, HUA Ping, CHEN Jiao
（School of Chemistry and Chemical Engineering, Nantong University, Nantong 226019, Jiangsu, China）

Abstract: C-doped porous nano-TiO 2 was prepared by modified sol-gel method and hydrothermal method.
Then, it was used as support to fabricate RuAg/TiO 2-C catalyst. The structure and electrochemical
properties of RuAg/TiO 2-C catalyst were characterized by XRD, TEM, EDS, XPS and electrochemical
analysis. The electrocatalytic oxidation of methanol was measured. The results showed that the loading of
RuAg and the doping of C improved the electrocatalytic activity of RuAg/TiO 2-C catalyst for methanol
oxidation. The cyclic voltammograms of RuAg/TiO 2-C catalyst revealed that there was a larger methanol
2
oxidation peak at 0.54 V with a peak current density of 5.8 mA/cm . No oxidation peak of intermediates
was observed on the reverse scan in the cyclic voltammograms. RuAg/TiO 2-C catalyst exhibited higher
catalytic activity and better anti-poisoning ability for methanol oxidation than commercial PtRu/C catalyst.
The high catalytic activity of RuAg/TiO 2-C for methanol oxidation was attributed to the strong interaction
between RuAg nano alloy and C-doped porous TiO 2.
Key words: porous nano-TiO 2; direct methanol fuel cell; methanol oxidation; catalyst; RuAg alloy

直接甲醇燃料电池（DMFC）是一种化学能转 CO 等）会占据电极的活性中心，毒化电极，使电极
[1]
变为电能、氧化产物为 CO 2 和 H 2 O 的装置，具有能 活性降低 。目前，DMFC 商用阳极催化剂为 PtRu/C
耗少、能量密度高、甲醇来源丰富、效率高等优点， 催化剂，该催化剂 PtRu 负载量高、价格昂贵、且 C
是未来最有希望的一种化学电源。但其产业化面临 基材在发电时易氧化，利用率难以满足商业化要求。
的关键问题之一是阳极催化剂的催化活性低，甲醇 纳米 TiO 2 催化性能较高、价格低廉、性能稳
氧化过程中，在阳极表面产生的吸附羰基物种（如 定、来源广泛，尤其是氧化环境中具有比 C 更高的

收稿日期：2020-07-30; 定用日期：2020-10-19; DOI: 10.13550/j.jxhg.2020706
基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金（20141685）；南通市科技局项目（JC2018118）
作者简介：鞠剑峰（1969—），男，教授，E-mail: ju.jf@ntu.edu.cn。