Page 143 - 《精细化工》2023年第2期

第 40 卷第 2 期 精 细 化 工 Vol.40, No.2
20 23 年 2 月 FINE CHEMICALS Feb. 2023

有机电化学与工业
Pd-Co/CNT 复合催化剂的制备及甲醇电氧化性能

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袁倩星，陈维民 ，吕新荣
（沈阳理工大学 环境与化学工程学院，辽宁 沈阳 110159）

摘要：以 PdCl 2 和 Co(NO 3 ) 2 为原料，采用分步乙二醇还原法制备了多壁碳纳米管负载 Pd-Co 复合纳米催化剂
Pd-Co/CNT。利用 TEM、XRD 和 XPS 对催化剂的结构进行了表征，考察了其甲醇电氧化性能。结果显示，Co
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的引入使 Pd 催化剂的分散性得到改善，其电化学表面积可达 39.7 m /g。循环伏安测试表明，当 Pd∶Co 物质的
量比为 1∶0.2 时，Pd-Co/CNT 的甲醇氧化峰电流密度约为 Pd/CNT 的 2.7 倍。计时电流结果表明，Co 的添加使
催化剂的活性衰减比例由 Pd/CNT 的 63.8%降至 54.2%，显示出较强的抗中毒能力。Pd-Co 复合催化剂性能的改
善归因于 Pd 与 Co 之间的协同相互作用。
关键词：直接甲醇燃料电池；催化剂；钯；钴；甲醇氧化；有机电化学与工业
中图分类号：O643.36；TM911.46 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 02-0365-06

Preparation and methanol electrooxidation performance
of Pd-Co/CNT composite catalysts

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YUAN Qianxing, CHEN Weimin , LYU Xinrong
（School of Environmental and Chemical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, Liaoning,
China）

Abstract: Multiwalled carbon nanotube supported Pd-Co bimetallic nano-catalysts Pd-Co/CNT were
prepared from PdCl 2 and Co(NO 3) 2 via a step-wise ethylene glycol reduction method. The catalysts
obtained were characterized by TEM, XRD and XPS, and evaluated for their methanol electrooxidation
performances. The results showed that the introduction of Co improved the dispersion of Pd nanoparticles
2
with an electrochemical surface area of 39.7 m /g. Data from the cyclic voltammetry test showed that the
peak current density of the Pd-Co catalyst for methanol oxidation was about 2.7-fold that of Pd catalyst at
the molar ratio of Pd to Co of 1∶0.2. The results of chronoamperometry test indicated that the addition of
Co made the activity decay ratio of the catalyst decreased from 63.8% to 54.2%, showing a strong
anti-poisoning ability. The improved performance of Pd-Co composite catalysts could be attributed to the
synergistic interaction between Pd and Co.
Key words: direct methanol fuel cell; catalyst; palladium; cobalt; methanol oxidation; electro-organic
chemistry and industry

随着时代的发展和进步，人类迫切需要开发绿 DMFC 首选的阳极催化剂。由于 DMFC 的运行温度
色清洁的能源 [1-4] 。直接甲醇燃料电池（DMFC）具 较低，阳极催化剂往往会因为甲醇的不完全氧化而
[9]
有能量密度高、条件温和及环境友好等优点，在便 发生中毒 。通过组分的调控可以改变催化剂的形
携式电源领域拥有广阔的应用前景 [5-6] 。电催化剂作 貌和结构 [10-12] 。在 Pd 基催化剂中添加过渡金属组分
为燃料电池的重要组成部分，对电池性能影响巨大 [7-8] 。 可以提高电催化的活性和耐久性，并减轻甲醇氧化
铂系贵金属具有良好的导电性及催化活性，是 中间产物对催化剂的毒化 [13] 。过渡金属组分的引入

收稿日期：2022-04-08; 定用日期：2022-09-30; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220326
基金项目：国家自然科学基金（21273152）
作者简介：袁倩星（1997—），女，硕士生，E-mail：1908610427@stu.sylu.edu.cn。联系人：陈维民（1965—），男，教授，E-mail：
cwmchem@163.com。