导电聚合物/贵金属纳米粒子复合材料应用于C1小分子的电催化氧化

C1小分子的高效电催化氧化直接关系到低温燃料电池的发展和应用。低温燃料电池的电极材料主要是碳/贵金属复合材料，碳载体易导致贵金属粒子团聚、且易发生电氧化腐蚀等降低了贵金属的利用率和电池的使用寿命。导电聚合物/贵金属复合材料具有高的抗腐蚀性、电子/质子双重导电性和协同作用，目前其应用于C1小分子的电催化氧化主要集中于聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩及其衍生物与贵金属复合材料的研究。随着聚合物的发展，许多性能优良的导电聚合物相继出现，本项目试图利用电化学方法构筑二维、三维结构的新型导电聚合物/贵金属纳米粒子复合材料，以其对C1小分子的电催化氧化活性评价结果，筛选出高催化活性的复合材料。系统研究导电聚合物与贵金属纳米粒子之间的协同作用的本质、影响因素，以及该作用对贵金属纳米粒子表面原子的电子结构、电催化性能等的影响。研究结果会对导电聚合物/贵金属复合电极材料的发展提供理论及技术支撑。

聚吲哚与铂纳米粒子的组装及电催化性能研究，在比较了十几种导电聚合物与铂组装的复合物对甲酸电催化氧化结果后，发现吲哚类聚合物与铂有明显的协同作用，导致甲酸直接氧化的反应途径有明显增强，抗毒化能力也明显提高。同时以简便、快捷电化学法制得到聚吲哚、聚(5-甲氧基吲哚)等，再以聚吲哚、聚(5-甲氧基吲哚)为载体电沉积Pt纳米颗粒，与Pt/PPy/GC, Pt/GC相比，该所得复合催化剂对于甲醇的氧化具有较好的催化活性及较强的抗毒化能力。.电化学方法制制备了聚邻甲氧基苯胺聚合物，并以此作载体负载铂、铂-钌、铂-金、铂-钯催化剂，研究其对甲醇的电催化氧化。POMA和二元金属的使用大大提高了铂对甲醇的电催化氧化活性和抗毒化能力。不同电极对甲醇的电催化氧化活性顺序为：Pt-Ru/POMA/GC > Pt/POMA/GC > Pt-Au/POMA/GC >Pt/GC > Pt-Pd/POMA/GC。.以碳布为电极，研究了5-氨基吲哚的电化学聚合，并对其聚合机理进行了探讨，以所得聚合物为载体电沉积Pt颗粒，制得复合催化剂，与碳布相比，聚(5-氨基吲哚)/碳布复合电极能更好的分散Pt颗粒；且所得复合催化剂对于甲酸的氧化具有较好的催化活性。.利用电化学方法合成聚(N-乙烯咔唑)，所得聚合物为多空结构，有利于金属颗粒的分散，以该聚合物为载体负载Pt催化剂，制备得的复合催化剂对于甲醇的氧化具有较高的催化活性。. 该项目实施过程中，对潜在的能作为催化剂载体的导电聚合物进行了研究，发现部分能与贵金属产生协同作用的导电聚合物更有可能成为新型的催化剂载体材料。