Page 128 - 《精细化工》2023年第9期

第 40 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.40, No.9
20 23 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2023

催化与分离提纯技术
高性能 PtNi/CNTs 合金催化剂的构筑

及其对甲醇的电催化

范宗良 1,2 ，葸永成 1,2 ，郭 鹏 1,2 ，王首登 1,2 ，李艳如 1,2 ，李贵贤 1,2 ，李红伟 1,2*

（1. 兰州理工大学 石油化工学院，甘肃 兰州 730050；2. 甘肃省低碳能源化工重点实验室，甘肃 兰州
730050）

摘要：以多壁碳纳米管（MWCNTs）为载体、H 2 PtCl 6 •6H 2 O 为铂源、Ni(NO 3 ) 2 •6H 2 O 为镍源、硼氢化钠和乙二
醇为还原剂，采用一锅法制备了一种 PtNi/CNTs 合金电催化剂。采用 XRD、SEM、TEM、HRTEM、XPS、ICP-OES
和 Raman 对催化剂结构进行了表征。采用循环伏安法（CV）、计时安培法（i-t）和 CO 溶出曲线法评价了催化
剂的电化学活性与稳定性。结果表明，PtNi/CNTs 对甲醇电催化氧化反应（MOR）具有优异的电催化性能，其
峰值电流密度和稳态电流密度分别是商业 Pt/C 的 5.89 倍和 38.97 倍，PtNi/CNTs 还表现出良好的稳定性，主要
归因于碳纳米管独特的结构与双金属合金的协同效应。
关键词：直接甲醇燃料电池；阳极 Pt 催化剂；电催化；甲醇氧化；催化技术
中图分类号：TQ152；O643.36 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 09-1976-09

Construction of high-performance PtNi/CNTs alloy catalyst and
its electrocatalysis of methanol

1,2
1,2
1,2
1,2
FAN Zongliang , XI Yongcheng , GUO Peng , WANG Shoudeng ,
1,2
1,2
LI Yanru , LI Guixian , LI Hongwei 1,2*
（1. School of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China; 2. Key
Laboratory of Low Carbon Energy and Chemical Engineering of Gansu Province, Lanzhou 730050, Gansu, China）
Abstract: A PtNi/CNTs alloy electrocatalyst was prepared from one-pot reaction of multi-walled carbon
nanotubes (MWCNTs) as carrier, H 2PtCl 6•6H 2O as platinum source, and Ni(NO 3) 2•6H 2O as nickel source,
with sodium borohydride and ethylene glycol as reducing agents. The catalyst obtained was then
characterized by XRD, SEM, TEM, HRTEM, XPS, ICP-OES and Raman, and evaluated by cyclic
voltammetry (CV), time-amperometric method (i-t) and CO-stripping method for analyses on the
electrochemical activity and stability. The results showed that PtNi/CNTs exhibited excellent
electrocatalytic performance for methanol oxidation reaction (MOR), with peak current density and
steady-state current density 5.89 times and 38.97 times that of commercial Pt/C, respectively. PtNi/CNTs
also showed good stability, which was mainly attributed to the unique structure of carbon nanotubes and the
synergistic effect of bimetallic alloys.
Key words: direct methanol fuel cell; anode Pt catalyst; electrocatalysis; methanol oxidation; catalysis
technology

随着社会的快速发展，各国对能源的需求量越 为势在必行的发展策略 [1-5] 。直接甲醇燃料电池
来越大，伴随产生的环境问题也日益严重，开发新 （DMFC）是一种直接将储存在甲醇中的化学能转
型、可持续、环境友好的能量转化技术与器件已成 化为电能的新型能量转化装置，具有结构简单、能

收稿日期：2022-11-29; 定用日期：2023-03-02; DOI: 10.13550/j.jxhg.20221095
基金项目：甘肃省基础研究创新群体项目（22JR5RA219）
作者简介： 范宗良（1969—），男，副教授，E-mail：fanzl@lut.edu.cn。联系人：李红伟（1988—），男，副教授，E-mail：lihongwei@lut.edu.cn。