煤炭学报

作者：毛磊鑫, 傅林, 刘雷, 高志华, 黄伟, 左志军,

关键词：Mo₂C, 多壁碳纳米管, 甲醇氧化反应, 直接甲醇燃料电池, 电化学,

随着经济的快速发展，化石燃料需求量的逐年增加以及环保问题的日益突出，能源问题显然已成为焦点问题。亟需加快能源结构转型、提高能源利用率以及开发绿色新能源技术。同时国家也对新能源表现出极高的关注度，大力支持发展新能源产业。直接甲醇燃料电池是一种新型的能量转换装置，可以直接把化学能转化为电能，因其不受卡诺循环限制、能量密度高，清洁环保等优点引起研究者的广泛关注。直接甲醇燃料电池的阳极催化剂是其最关键的组成部分，其催化性能的优劣直接影响电池的性能。目前的商业催化剂主要为贵金属，昂贵的价格、复杂的制备过程以及易受中间体毒化等问题严重制约其商业化。Mo的碳化物由于其独特的d带电子结构，表现出与贵金属类似的催化活性。分别将MoO2、MoO3和Mo2C负载于多壁碳纳米管时，Mo2C负载于多壁碳纳米管的催化剂甲醇电氧化活性最高。为探究载体表面活性位点对甲醇电催化氧化的影响，以不同质量比的钼酸铵和多壁碳纳米管为前驱体，制备了具有一维纳米结构的Mo2C/MWCNT催化剂，并评价其电催化氧化甲醇性能。利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等测试手段对催化剂形貌及结构进行分析。结果显示，0.7 V(vs. Hg/HgO)电压时，前驱体钼酸铵和MWCNT的质量比为1∶1时(Mo2C/MWCNT–1)催化剂的甲醇电催化氧化性能最佳，其电流密度为185 mA/cm2，且10 h后仍保留了初始催化活性的76.19%。此时Mo2C均匀分散在多壁碳纳米管管壁，粒径约3～12 nm。另外，较小的电荷转移电阻有利于甲醇电催化氧化性能的提高。

来源：2024年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

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