Page 150 - 《精细化工》2021年第3期

·570· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

峰电位向正向偏移，氧化峰电流变大，可能是由于 由图 7 可知，催化剂具有较高的催化性能，没
随着甲醇浓度增大，催化剂表面吸附了更多的甲醇， 有 RuAg 合金或者金属的溶解，催化剂具有较高的稳
使其氧化需要更高的电位，产生较大电流 [25] 。 定性，对甲醇的氧化在较长时间内具有较高的活性。
一般来说，甲醇在催化剂表面氧化会产生 CO、
•CO 等中间产物使催化剂中毒，RuAg/TiO 2 -C 催化
剂催化甲醇氧化时表面也可能产生中间产物，而
CO、•CO 等中间产物易通过载体的多孔结构被扩散
传质到 RuAg/TiO 2 -C 表面。而 C 的掺杂能提高 RuAg
合金纳米粒子在 TiO 2 -C 表面的分散，RuAg 合金的
负载和 C 的掺杂能提高纳米 TiO 2 复合材料的导电
–
性，在其表面有效地产生更多的•OH、•O 2 或者 H 2 O 2 ，
从而很容易将甲醇氧化可能产生的 CO、•CO 等中间
产物氧化，从而大大提高 RuAg/TiO 2 -C 催化剂的抗
毒性。另外，RuAg/TiO 2 -C 催化剂中可能在 TiO 2 价
图 5 RuAg/TiO 2 -C 催化剂在不同扫描速率下的循环伏安
曲线 带和导带之间产生新的杂能级，RuAg 的负载降低了
Fig. 5 Cyclic voltammograms of RuAg/TiO 2 catalyst at TiO 2 的带隙能，产生更多的电子，C 的掺杂和 RuAg
different scan rates 合金的负载使 RuAg/TiO 2 -C 催化剂具有较高的导电

性，使得 RuAg/TiO 2 -C 催化剂比纯 TiO 2 具有更低的
带隙能，其协同作用使 RuAg/ TiO 2 -C 催化剂具有较
高的催化性能 [26] 。结合 XRD、TEM 和 XPS 分析，
RuAg/TiO 2-C 催化剂中 RuAg 合金纳米粒子和 TiO 2-C
载体之间较强的相互作用使 RuAg/TiO 2 -C 催化剂具
有较高的甲醇催化氧化性能 [27] 。RuAg 合金纳米粒
子和具有较高导电性的 TiO 2 -C 载体之间较强的协
同作用是 RuAg/TiO 2 -C 催化剂对甲醇具有较高催化
性能的主要因素。

图 6 RuAg/TiO 2 -C 催化剂在不同甲醇浓度下的循环伏安 3 结论
曲线
Fig. 6 Cyclic voltammograms of RuAg/TiO 2 catalyst in 成功合成了 C 掺杂多孔纳米 TiO 2 ，并以其为载
different methanol concentrations 体制备了一种甲醇氧化非 Pt 阳极 RuAg/TiO 2 -C 催化
剂。C 的掺杂和 RuAg 合金纳米粒子的负载能提高
催化剂在 1 mol/L H 2 SO 4 和 1 mol/L 甲醇电解液
RuAg/TiO 2 -C 催化剂对 甲醇的催 化 性能，RuAg/
中扫描速率为 100 mV/s 时 1000~1025 圈的循环伏安
TiO 2 -C 催化剂比商用 PtRu/C 催化剂具有更高的催
曲线如图 7 所示。
化性能和更高的抗毒性，RuAg 合金和 TiO 2 -C 载体
之间较强的相互作用是其催化性能提高和具有较
高抗毒性的主要因素。RuAg/TiO 2 -C 催化剂是一种
较有希望的 DMFC 阳极催化剂，有望取代商用催
化剂。

参考文献：
[1] LI Y H (李亚辉), ZHANG J F (张建峰), CAO H Y (曹惠杨), et al.
PtRu particles supported on two-dimensional titanium carbide/carbon
nanotubes: Preparation and electrocatalytic properties[J] Journal of
Inorganic Materials (无机材料学报) , 2020, 35(1): 79-85.
[2] MOHAMED M M, KHAIRY M, EID S. Activity and stability studies

图 7 RuAg/TiO 2 -C 催化剂 1000~1025 圈的循环伏安曲线 of titanates and titanate-carbon nanotubes supported Ag anode
Fig. 7 1000~1025 Cyclic voltammograms of RuAg/TiO 2 -C catalysts for direct methanol fuel cell[J]. Journal of Power Sources,
catalyst 2016, 304: 255-265.