Mo2C饰Pd基催化剂的制备与性能(2)
2.2.2 Pd的负载 10
2.2.3 制备Mo2C/PdMHx 11
2.3 表征 12
2.3.1 X射线衍射测试（XRD） 12
2.3.2电化学测试 12
3 实验结果与分析 14
3.1 吸脱附等温曲线与孔径分布柱状图 14
3.2 XRD物相分析 15
3.4 电化学测试 19
3.4.1 循环伏安曲线扫描测试 19
3.4.2 线性扫描伏安曲线测试 23
3.4.3 Tafel曲线 27
4 结论 30
致 谢 31
参考文献 32
1 绪论
1.1 背景
能源是国民经济发展的动力，也是衡量综合国力、人民生活水平的重要指标。对于当今时代来说，环境保护已经成为人类社会可持续发展战略的核心，是影响当今世界各国的能源决策和科技导向的关键因素。同时，它也是促进能源科技发展的巨大动力。20世纪所建立的庞大能源体系已经无法适应未来社会对高效、清洁、经济、安全的能源体系得要求，能源正面临着巨大的挑战。煤、石油和天然气是世界三大能源，在能源利用过程中给地球造成的环境污染日趋严重。燃煤、火力发电厂给大气造成的污染已经成为世界性环境问题。
随着全世界对能源的需求与日俱增和对环境保护的要求越来越高，以氢为燃料的质子交换膜燃料电池（PEMFC）取得了重大的进展[1]，而以甲醇为燃料的直接甲醇燃料电池（DMFC）也引起了人们的兴趣。然而，人们考虑到氢存在存储、运输和安全上的一系列问题，并且甲醇对人体有毒，因此人们试图将目光转向其他燃料，其中乙醇是一种比较理想的可用于燃料电池的燃料，直接以乙醇为燃料的燃料电池便称为直接乙醇燃料电池（DEFC）。
在烷基单羟基醇中，乙醇是一种最有希望代替甲醇的燃料，它可由农副产品，即所谓的生物质通过发酵制得，具有来源丰富，毒性低、含氢量高等优点，是一种完全可再生的资源，在某种条件下其电化学活性与甲醇接近。国内外已有成功采用乙醇作为内燃机燃料的实例，如能开发直接乙醇燃料电池，其部分基础设施仍可继续使用，对解决能源短缺和环境保护具有重要意义[2]。在燃料电池中，催化剂起着尤为重要的作用。
纯Pt催化剂是目前公认的氧化活性最高、使用最广泛的催化剂平台[3]，反应动力学较慢和催化剂CO中毒是乙醇氧化的两大障碍，而Pt催化剂能快速地吸附催化反应中产生的CO并将其氧化成CO2，因此具有很高的氧化效率。虽然Pt金属催化剂活性很高，但容易使CO中毒失去活性，因而寿命不长。Pd被认为是Pt的重要替代材料之一。但由于Pd为贵金属，十分昂贵，期待能使用其他元素或化合物催化剂取代。
1.2 碳化钼Mo2C
钼是一种银白色的难熔金属，熔点为2615℃，密度为10.2 g/cm3，膨胀系数小，几乎与电子管的特殊玻璃的膨胀系数相同。钼在常温下稳定，高于600℃时会迅速氧化。与碳、碳氢化合物或一氧化碳在高于800℃时反应生成碳化钼。 碳化钼 Mo2C=203.88,含碳5.89% ,为深灰色金属状粉末，其结晶为密排吹冰方晶格。密度9.18g/cm3,熔点2690℃。作为一类具有很高熔点和硬度、良好热稳定性和机械稳定性、极好抗腐蚀特性的新型功能材料,已广泛用于各种耐高温、耐磨擦和耐化学腐蚀等领域。具有类似贵金属的电子结构和催化特性,可广泛用于有氢参与的反应如烷烃异构化、不饱和烃加氢、加氢脱硫和脱氮等反应的催化剂。
1.3 直接醇类燃料电池及其原理
目前燃料电池以醇作为燃料有两种不同的使用方式：一种是先将醇经过重整改质过程后成为富氢气体再进入氢氧燃料电池发电，例如（质子交换膜燃料电池）PEMFC 或磷酸燃料电池（PAFC）；另一种方式则是直接将醇注入到燃料电池内进行电催化发电，而无须先经过任何燃料重整改质装置，这种电池就是我们通常讲的直接醇类燃料电池（DAFC）。[4]严格意义上讲，直接醇类燃料电池是质子交换膜燃料电池的一种，其膜电极组件 MEA 与 PEAFC 基本相同，只是燃料是醇（液态）而不是氢气（气态），所以相应的燃料供应系统有所区别。基于燃料储存、运输以及供应方面的考虑，从实用的角度出发，液体燃料应该是首选的燃料。有机小分子（特别是甲醇和乙醇）来源丰富、价格便宜；容易携带和储存；氧化产生的最终产物是二氧化碳和水；可以直接利用现有的燃油供应系统。
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