王园等：离子交换树脂对P/C催化剂耐久性的影响 1077· 在I0次循环后，样品一的ECSA降至初始值的 吸附作用1延缓了Pt颗粒的长大，提高了催化剂 80%,样品二的ECSA降至初始值的64%.这说明 的耐久性. 含有Nafion的催化剂中Pt的长大速度比无 半波电势(E2)可以用来评价催化剂的ORR Nafion时慢些.同时，图3(a)和3(b)CV图的双电 活性.图4为两种样品循环前后的LSV曲线. 层电容(0.4~0.7 V vs RHE区域)均没有变宽，说明 10次循环后，有Nafion时催化剂（样品一）的半波 在模式一的耐久性测试过程中没有发生碳的腐 电势下降了1lmV,而无Nafion时催化剂（样品 蚀，Pt颗粒的长大是催化剂性能下降的主要原因 二)半波电势下降了23mV,这也说明Nafion的存 而Nafion包覆在Pt表面，侧链上的磺酸根与Pt的 在有利于Pt活性的保持，延长Pt催化剂的寿命 0 (a) Sample 1 0 (b) Sample 2 -1 -1 △Ee=llmV← △En-23mV 3 -3 -0 -0 一3×103 -5 一3×10 -5 -6×103 6x103 10 -6 1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 E/V (vs RHE) E/V (vs RHE) 图4样品一(a)和样品二(b)在0、3×103、6×103和10次循环后的LSV曲线 Fig.4 LSV curves of sample 1 (a)and sample 2(b)after 0,3x10,6x10 and 10 cycles 2.2模拟燃料电池启停环境的加速测试 下进行了2.7×10次循环测试，分别在0、3× 对P/C催化剂样品一和样品二按照模式二， 103、9×103和2.7×10次循环后的CV曲线列于 在电压1.0~1.5 V vs RHE,扫描速度500mVs1 图5. 0.0003 (a) 0.0003 Sample 1 6 Sample 2 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0 -0.0001 -0.0002 0 -0.0002 3×103 3×103 -0.0003 6×103 -0.0003 6×10: 2.7×10 2.7×10 -0.0004 -0.0004 0.2 0.40.60.8 1.0 1.2 0 0.20.40.6 0.8 1.0 12 E/V (vs RHE) E/V (vs RHE) 100 (c) ◆-Sample 1 95 Sample 2 90 80 15 70 0 9 18 27 Number of cycles/103 图5样品一(a)和样品二(b)按模式二经历0、3×103、9×103和2.7×10次循环后的CV曲线和ECSA的变化情况(c) Fig.5 CV curves of sample 1 (a)and sample 2(b)after 0,3x10,9x10,and 2.7x10+cycles in mode 2,and changes in ECSA (c)在 104 次循环后，样品一的 ECSA 降至初始值的 80%，样品二的 ECSA 降至初始值的 64%. 这说明 含 有 Nafion 的 催 化 剂 中 Pt 的 长 大 速 度 比 无 Nafion 时慢些. 同时，图 3（a）和 3（b）CV 图的双电 层电容（0.4～0.7 V vs RHE 区域）均没有变宽，说明 在模式一的耐久性测试过程中没有发生碳的腐 蚀，Pt 颗粒的长大是催化剂性能下降的主要原因. 而 Nafion 包覆在 Pt 表面，侧链上的磺酸根与 Pt 的 吸附作用[13] 延缓了 Pt 颗粒的长大，提高了催化剂 的耐久性. 半波电势 (E1/2) 可以用来评价催化剂的 ORR 活 性 . 图 4 为两种样品循环前后 的 LSV 曲 线 . 104 次循环后，有 Nafion 时催化剂（样品一）的半波 电势下降了 11 mV，而无 Nafion 时催化剂（样品 二）半波电势下降了 23 mV，这也说明 Nafion 的存 在有利于 Pt 活性的保持，延长 Pt 催化剂的寿命. (a) 0 −1 −2 −3 −4 −6 −5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Sample 1 E/V (vs RHE) J/(mA·cm−2 ) 0 3×10 3 6×10 3 10 4 ΔE1/2=11 mV (b) 0 Sample 2 −1 −2 −3 −4 −6 −5 J/(mA·cm−2 ) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 E/V (vs RHE) 0 3×10 3 6×10 3 10 4 ΔE1/2=23 mV 图 4    样品一（a）和样品二（b）在 0、3×103、6×103 和 104 次循环后的 LSV 曲线 Fig.4    LSV curves of sample 1 (a) and sample 2 (b) after 0, 3×103 , 6×103 and 104 cycles 2.2    模拟燃料电池启停环境的加速测试 对 Pt/C 催化剂样品一和样品二按照模式二， 在电压 1.0～1.5 V vs RHE，扫描速度 500 mV·s–1 下 进 行 了 2.7×104 次 循 环 测 试 ， 分 别 在 0、 3× 103、 9×103 和 2.7×104 次 循 环 后 的 CV 曲 线 列 于 图 5. 0.0003 0.0002 0.0001 0 −0.0001 −0.0002 −0.0003 −0.0004 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 E/V (vs RHE) I/mA (b) Sample 2 0 3×103 6×103 2.7×104 0.0003 0.0002 0.0001 0 −0.0001 −0.0002 −0.0003 −0.0004 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 E/V (vs RHE) I/mA (a) Sample 1 0 3×103 6×103 2.7×104 (c) Sample 1 Sample 2 100 95 90 85 80 75 70 65 60 Normalized active surface area/ % 0 9 18 27 Number of cycles/103 图 5    样品一（a）和样品二（b）按模式二经历 0、3×103、9×103 和 2.7×104 次循环后的 CV 曲线和 ECSA 的变化情况（c） Fig.5    CV curves of sample 1 (a) and sample 2 (b) after 0, 3×103 , 9×103 , and 2.7×104 cycles in mode 2, and changes in ECSA (c) 王    园等： 离子交换树脂对 Pt/C 催化剂耐久性的影响 · 1077 ·