活性炭负载金属催化剂及其应用-活性炭负载Pt催化剂及其应用

活性炭负载Pt催化剂及其应用

①在加氢-脱氢中的应用。近几年来，随着氢能经济的发展，甲基环己烷(MCH)脱氢反应作为常用的探针反应之一，逐渐受到国际上的广泛重视。该法是通过加氢脱氢循环来有效地储存、运输氢气的。在该反应中，以碳材料作为载体的Pt催化剂表现出了一些不同的性质。

中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重 点实验室的李晓芸等采用不同方法处理活性炭，并采用传统浸渍方法制备了活性炭负载Pt催化剂，分别考察了其在甲基环己烷脱氢反应中的催化性能。通过对炭载体的氮吸附和程序升温脱附的表征，结果表明，在经过硝酸氧化处理和氢气高温处理后，活性炭的孔结构基本不变，但表面含氧官能团的数量和种类发生了变化，Pt粒子在载体上的分散度受到表面基团的直接影响，进而使催化剂在反应中表现出不同的活性。

②在甲醇燃料电池中的应用。直接甲醇燃料电池(direct methanol fuelcell，DMFC)，是以离子交换膜为电解质、以甲醇为阳极燃料、以空气为氧化剂的燃料电池。与气体燃料相比，甲醇具有储备与运输容易，能量转化效率高，反应产物无 污 染等优点，因此，直接甲醇燃料电池是环境友好的绿色能源。DMFC被认为是zui具有潜力的可移动电源之一，因其具有体积小、质量轻、效率高等突出优点，在交通、通信、航天等领域表现出广阔的应用前景和巨大的潜在市场。目前DMFC使用zui多的阴极电催化剂是Pt/C催化剂，无论是在酸性介质还是碱性介质中，Pt/C催化剂对氧化还原反应都表现出较高的催化活性。

20世纪60年代初期，燃料电池阴极电催化剂主要采用纯铂黑，但是其在应用中存在易烧结、利用率低、用量大等问题。为了降低成本，通过利用高比表面积的活性炭负载Pt，降低了Pt的粒径，提高了Pt的有效比表面积，大大提高了Pt的利用率，降低了Pt载量。美国 Cabot公司的 Vulan XC-72活性炭被公认为较好的活性炭载体，其比表面积约250m²/g，而且具有含氧量低、电导高、抗腐蚀能力强等优点，并且能够有效地通过静电作用吸附Pt颗粒。

尽管Pt对于氧化还原反应有较高的催化活性和稳定性，但是其价格昂贵，资源有限，要实现燃料电池的商业化，还必 须进一步降低铂载量。研究发现，与单体Pt催化剂相比，P1基合金催化剂具有更高的催化活性。在过去的二十年中，各种Pt基合金已经作为电催化剂被用于氧化还原反应。