碳载碳化钨催化剂的制备与性能+文献综述(5)
1.3. 直接醇类燃料电池催化剂的选择
通常来说，作为燃料电池催化剂的载体需要符合以下条件：
（1）载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合反应的操作需要。
（2）载体可使活性组分均匀分散在载体表面上，以获得较高的比表面积从而提高单位质量活性组分的催化效率。
（3）载体还可阻止活性组分在使用过程中烧结，以提高催化剂的耐热性。有较强的抗腐蚀能力以防止反应过程中电解质对其腐蚀。
（4）良好的导电性，较低的电阻抗使电子传导能力强。
（5）价格相对合适，方便易得。
常用的燃料电池催化剂载体一般分为两类：碳类材料和非碳类材料。碳类材料通常包括：Vulcan XC-72碳黑、碳纳米管、碳球类、石墨类、新型复合碳载体。
非碳类材料一般是排列有序的钛纳米管[15]（TiO2/Ti，TNTs/Ti）或其复合物（比如负载掺杂三氧化钨[16]和二氧化锡[17]等。
1.3.1. 碳载体的选择及其分类
碳载体种类对于催化剂的活性有着重要的影响。作为催化剂的载体，它必须具备较大的比表面积、适当的孔径分布、极好的电化学稳定性以及高的电导率等，能够提供高的导电能力、良好的气体通道、足够的容水能力。催化剂载体不仅直接影响催化剂的粒径、分散度及活性，而且影响催化层的导电性、传质及电化学比表面积等。目前催化剂载体主要以碳材料为主。其中活性碳、石墨化碳黑、纳米碳纤文、碳纳米管（CNTs）等都具有一定的应用。目前，广泛采用的碳载体为 Cabot 公司的 Vulcan XC-72R 碳黑等。
(1) Vulcan XC-72R 碳黑作为载体
Vulcan XC-72R碳黑是纳米级的小颗粒，它的粒度小，导电性好。作为载体，金属颗粒能够较为均匀地分散在外表面上，是目前常用载体之一。Wang Q等人[18]用Vulcan XC-72作为载体，用氨羧络合试剂（Complexone，CyDTA）作为稳定剂合成粒径大小为2 nm的金属Pd颗粒催化剂，电催化活性约是不用稳定剂制备出来的催化剂的3倍。
(2) 碳纳米管(CNTs)作为载体
碳纳米管具有典型的层状中空结构特征，主要由吹冰边形碳环微结构单元组成的数层到数十层的同轴圆管，层片之间存在一定的夹角。端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形的多壁结构。是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一文量子材料。层与层之间保持固定的距离，约为0.34 nm，直径一般为2～20nm。由于它独特的结构和物理化学性质，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：是理想的一文模型材料；巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤文，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6。在大容量电容器电极材料、储氢材料、场发射材料等方面也都有着巨大的应用潜力。同时碳纳米管具有优良的导电性能、很大的比表面积、能够填充和吸附颗粒，并具有很高的稳定性，这些特点都很适宜作为催化剂的载体材料，因此，深受燃料电池工作者的青睐。碳纳米管作为载体所制备的Pt及其合金催化剂(Pt/CNT，PtM/CNT)和Pd及其合金催化剂(Pd/CNT，PdM/CNT)在燃料电池电极反应，表现出良好的催化性能[19]。
(3) 碳球类载体
早期的碳球的制备方法与早期的碳纳米管及富勒烯的制备方法相似，主要是在高温下裂解碳氢化合物。产物除了碳球之外，常常还有碳纳米管、纳米碳纤文和无定形碳。产率低，产物杂而不纯，无法达到可控生产。金属还原法是一种新型的碳材料制备方法，H．GaIlg 等以金属钠和吹冰氯代苯(HCB)为原料，在较低温度下，成功合成了尺寸均匀的中空碳球[20]。HCB 首先和 Na 珠混合研磨，然后放入密封的高压釜中 160°C 恒温 10 小时。制得碳球直径 50-100 nm，由细微的石墨片层堆积而成，进一步石墨化(1400°C，4h)处理后可形成指纹状结构。
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