文献综述
1.金属催化剂的研究现状及发展趋势
随着直接乙醇燃料电池[1](Direct ethanol fuel cell, DEFC)催化剂研究的深入，如何在较低的电位下使C-C键[2]更容易打开，促进形成吸附OH的物种使乙醇[3]尽可能向CO2转换已成为亟待解决的关键问题，可以围绕以下几个方面做进一步研究：(1)加深复合催化剂作用机理的研究。加深催化作用机理的研究，通过加入其他金属形成复合催化剂改变 Pt表面电子状态，提高催化剂的稳定性和催化活性；(2)开发新的非贵金属或载体材料。催化剂是燃料电池中关键材料之一，其成本占燃料电池成本的1/3，因此通过以Pd、Co和Ni等过渡金属代替Pt，在达到催化性能和稳定性的条件下，可大大降低DEFC的成本。同时开发新型载体材料如石墨烯和纳米核壳结构等，增加催化剂的催化活性，从而提高DEFC燃料电池性能；(3)改进催化剂制备方和膜电极的制备工艺。改善已有催化剂的制备工艺或开发新型制备方法，提高Pt颗粒在载体上的分散性和均匀性，提高催化剂对乙醇的氧化活性和抗CO中毒性；(4) 实现催化剂的大规模化生产。目前制备Pt基催化剂的方法大部分适用于实验室的制备，为了使电催化剂的应用更为广泛，还需要朝着大规模生产且制备过程简单易操作、可控和低成本等方向发展[4]。
目前阻碍DEFC商业化发展的主要问题之一是乙醇氧化反应中[5]乙醇分子在阳极的反应活性低。目前DEFC的电催化剂主要是贵金属Pt，但其价格昂贵，资源稀少。因此,为了降低燃料电池成本，我们有必要开发用量少、活性高的新型电催化剂[6]。另一方面，为了提高直接乙醇燃料电池(DEFC)的性能，开发用于乙醇电氧化的阳极催化剂比单独使用铂更有效[7]。因此，开发高效的和价格合适的催化剂成为一项具有挑战性的工作。
1.1催化剂中添加的合金元素的研究现状及发展趋势
贵金属铂被证明是用于低温燃料电池的最佳催化剂活性组分，Pt基能够与很多带电物种发生吸附作用，并且强度适中，形成活性物种从而促进反应进行。但是，铂金属价格昂贵，资源短缺，因此，研究者也致力于寻找可代替的非铂系催化剂。对于阳极催化剂而言可以分为铂系催化剂和非铂系催化剂2类。同时，随着研究的深入，针对铂系催化剂，研究者通过加入第二或第三成分组元，使得催化剂在酸性条件下具有足够的稳定性和氧化性，在一定程度上防止电催化剂中毒。因此，将电催化剂的研究根据添加的组分可以分为3类，单一金属催化剂、二元合金电催化剂、三元及多元复合催化剂[4]。
单一金属催化剂具有良好的催化效果，但由于乙醇不完全氧化产生的一些中间产物会对电极产生强吸附作用，而使其催化活性迅速降低，同时若全以贵金属作为催化剂，成本过高无法满足实际应用。因此，为进一步提高DEFC中电催化剂的活性以及解决阳极CO中毒问题，研究者通过加入第二种金属，增加吸附OH物种的浓度，直接参与CO的电化学氧化反应，从而防止催化剂中毒。三元或四元合金催化剂不仅使Pt能维持高活性，而且多元合金的状态可以降低Pt对CO的吸附力进而达到抗毒化与延长催化反应寿命的效果。因此除二元合金外，研究者也尝试合成三元和四元合金催化剂并研究其催化性能。Almeida T S等[8]对乙醇氧化的电化学测试表明，四种掺杂合金元素的催化剂配方都有优良的电催化活性和单电池(燃料电池)功率密度。
1.2催化剂载体的研究现状及发展趋势
目前广泛应用的催化剂载体主要为VulcanXC-72、碳纳米纤维和碳纳米管等，石墨烯作为新型碳材料，由于其极高的比表面积特性(2630 m2/ g)高于石墨(10 m2/g)、Vulcan XC-72(254 m2/ g)和碳纳米管(1 300 m2/ g)以及电子迁移率在室温下可超过 15 000 cm2/ (V·S)等优点，因此研究者尝试以石墨烯或经过改性后的石墨烯作为催化剂载体并研究其催化性能[1]。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
