研究内容：

本项目将研究以电气石/蔗糖衍生碳为载体负载Pd合金催化剂在甲酸燃料电池中的应用

主要研究涉及：

1. 了解电气石的特殊结构和其提供的自发极化电场，同时探究产生电场的原因。

2．通过蔗糖热解获得碳载体，这种载体可以用来提供负载金属的位点，同时可以提高催化剂的导电性

3. 利用Pd 合金作为活性位点，将电场效应引入到Pd基催化剂中，提高催化剂的活性和稳定性

在论文《掺杂碳负载纳米钯催化剂制备及其甲酸电催化氧化动力学研究》中指出，可以从Pd基双金属催剂和催化剂载体引入杂多酸修饰两个方向提高催化剂性能 ，文献《直接甲酸燃料电池阳极Pd基催化剂的性能研究》中提到了用三维网状Pd－Sｎ金属间化合物对甲酸氧化的电催化性能、表面功能的Pｄ－Ｃｏ纳米粒子对甲酸氧化的电催化性能、多孔Ｐd纳米棒对甲酸氧化的电催化性能三种方法来提高钯催化剂对直接甲酸燃料电池的电催化性能。国外的研究中，《Electrocatalytic activities of platinum and palladium catalysts for enhancement of direct formic acid fuel cells: An updated progress》重点介绍了添加合金、金属金属、三金属/四金属、过渡金属和金属氧化物的 Pt 和 Pd 催化活性，另外，文献《A simple method for enhancing the catalytic activity of Pd deposited on carbon nanotubes used in direct formic acid fuel cells》中介绍了沉积在碳纳米管上的钯催化剂用作直接甲酸燃料电池的负极材料，也提出了一种通过使用氨溶液增强沉积在碳纳米管上的 Pd 用于甲酸电氧化的催化活性的简单方法。

外电场/磁场等外场可以改变催化活性位点附近的微环境、改变反应中间体的吸脱附强度，从而提高反应的活性，在锂硫电池、CO2还原领域已有较多的应用，但在小分子电氧化领域还缺乏深入的研究，“大创”导师使用电气石作为自发极化电场的来源，在甲酸电氧化领域具有一定的研究经验，期待获得进一步的研究。

针对当前甲酸电氧化反应存在的问题，考虑到电场调控化学反应的可能性，本项目创新性地将电场效应引入到Pd基催化剂中，并以各种方式调控电场来提高催化剂的活性和稳定性，系统地研究了影响电场效应的因素以及电场效应在Pd催化甲酸电氧化反应中的作用机制和规律，为解决Pd催化甲酸电氧化潜在问题提供新的思路。项目的主要创新点如下：

1.降低CO毒化：通过简单有效的合成策略，将Pd纳米颗粒均匀地负载在电气石载体上，将电气石的极化电场引入到甲酸电氧化体系。该极化电场可以减弱CO在Pd表面的吸附强度，并促进水的解离吸附，以减弱甲酸电氧化过程中CO的毒化。

拟解决的问题：

1.通过设计与优化合成与负载方法，获得简便的Pd基催化剂大批量合成方法，解决贵金属催化剂难以大批量合成的技术问题。

2.研究电气石极化电场在Pd基催化剂甲酸电氧化过程中的作用机理，解决甲酸电氧化中CO毒化物种积累造成性能下降的科学问题。

预期成果：

1.获得具有优秀电化学活性和稳定性的燃料电池催化剂；

2.厘清电气石自发极化电场对燃料电池活性的影响；

25年4月前，查阅项目相关文献资料，提高催化剂制备及电化学操作等实验技能。

25年5月-9月，制备电气石/蔗糖衍生碳化物载体，负载Pd基活性位点制备催化剂，并进行甲酸电氧化实验。

25年9月-12月，对催化剂进行物理性质表征等，分析表征与实验结果。

26年1月-4月，根据表征结果，优化催化剂设计，并制备更高活性和稳定性的催化剂。

26年4月——进行甲酸燃料电池单电池测试，整理实验数据，撰写研究论文、结题报告等