Оптимизация состава и микроструктуры Pt/C и Pt-Cu/C электрокатализаторов с низким содержанием платины

В настоящее время все большую значимость приобретают низкотемпературные водородо-воздушные и метанольные топливные элементы, демонстрирующие высокие мощностные характеристики в сочетании с быстрым запуском и низкими рабочими температурами устройств. Реализация в топливных элементах реакций электровосстановления кислорода, окисления водорода и метанола с высокой скоростью обусловливает необходимость использования Pt-содержащего катализатора. Одной из актуальных задач современной электрохимической энергетики является получение Pt-содержащих катализаторов, сочетающих высокую активность и долговечность. Установлено позитивное влияние атмосферы СО в ходе жидкофазного синтеза Pt/C электрокатализаторов, заключающееся в торможении роста наночастиц платины, позволяющее управлять их размером и приводящее к получению материалов с высокими электрохимически активной площадью поверхности и масс-активностью. Предложен простой, универсальный и доступный способ управления структурой Pt/С катализаторов в процессе их жидкофазного синтеза в разных средах. Разработан комбинированный метод синтеза PtCu/C катализаторов, содержащих биметаллические наночастицы со структурой Cu-ядро - Pt-оболочка с пониженным содержанием Pt. Разработан способ получения и представлены результаты исследования структуры и электрохимического поведения PtCu/C электрокатализаторов, содержащих «градиентные» биметаллические наночастицы, характеризуемые увеличением концентрации Pt в направлении от ядра к поверхности НЧ. Получены Pt-содержащие электрокатализаторы с более высокой активностью в реакциях электровосстановления кислорода и электроокисления метанола, а также большей коррозионно-морфологической стабильностью по сравнению с коммерческими Pt/C аналогами. Установлена взаимосвязь между составом, структурой и электрохимическими характеристиками нанесенных платиновых и платиномедных катализаторов, полученных разными способами синтеза.