特殊納米組裝材料負(fù)載貴金屬催化劑的設(shè)計(jì)合成及醇電氧化性能研究.pdf

1、直接醇類(lèi)燃料電池作為環(huán)保型低溫燃料電池，具備能量轉(zhuǎn)化效率高、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特性，在未來(lái)能源設(shè)備主流應(yīng)用中具備極大潛力，而電極催化劑材料的優(yōu)劣程度，是影響直接醇類(lèi)燃料電池系統(tǒng)效率和性能的關(guān)鍵因素之一。電極材料包括金屬納米粒子催化劑材料和催化劑載體材料，其中，載體材料直接影響了金屬納米粒子催化劑的粒徑大小、分散度、催化效率及穩(wěn)定程度。因此，越來(lái)越多的研究者將視角轉(zhuǎn)換到探索新型載體上，旨在通過(guò)形貌效應(yīng)、載體效應(yīng)、協(xié)同催化效應(yīng)盡

2、可能提高貴金屬納米粒子的利用率和穩(wěn)定性。
　　本論文以設(shè)計(jì)合成特殊形貌微觀結(jié)構(gòu)的催化劑載體為研究重點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上合成了一系列新型復(fù)合催化劑，系統(tǒng)研究了特殊納米組裝載體材料對(duì)貴金屬納米粒子電催化性能的影響作用，為高性能電催化劑載體材料的研究和應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)及理論參考。本論文主要研究?jī)?nèi)容概括如下:
　　一、以納米電纜結(jié)構(gòu)Ag@C復(fù)合材料作為載體，在其表面通過(guò)常溫原位還原均勻地負(fù)載金屬Pt納米晶，研究了銀芯的存在對(duì)Pt納米晶體

3、的形貌、粒徑及其電催化性能的影響。研究結(jié)果表明，Ag@C載體是以碳為殼銀為核的準(zhǔn)一維核殼結(jié)構(gòu)，形貌均一、粒徑均勻的鉑納米晶分散在載體表面，平均粒徑4.4 nm。電化學(xué)分析結(jié)果表明，該復(fù)合催化劑對(duì)醇的電催化氧化表現(xiàn)出很好的催化活性。理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步證明，Ag芯納米線(xiàn)對(duì)催化反應(yīng)具有協(xié)同效應(yīng)，促使Pt納米粒子在其表面分散和穩(wěn)定，電催化氧化活性、穩(wěn)定性、抗COads中毒能力的增強(qiáng)也歸因于此。
　　二、以Ag@C納米電纜復(fù)合材料作為載體，

4、以氨水為添加劑，對(duì)載體表面進(jìn)行官能團(tuán)化，將Pd納米顆粒均勻附著在其表面，成功制備了銀碳納米電纜負(fù)載鈀納米晶復(fù)合催化劑，用鈀取代鉑作為催化劑，可以有效降低成本。結(jié)果表明，Ag@C納米電纜復(fù)合載體對(duì)Pd納米晶有很好的錨定作用，同時(shí)Ag芯納米線(xiàn)對(duì)Pd納米粒子的催化活性和抗中毒能力起到有效增強(qiáng)作用，電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，該復(fù)合催化劑具有較好醇氧化活性和穩(wěn)定性。
　　三、以谷氨酸為添加劑，通過(guò)簡(jiǎn)單的合金形成及部分置換反應(yīng)過(guò)程，合成三元異質(zhì)

5、結(jié)構(gòu)Pt-PdCo納米晶，并將其負(fù)載在Ag@C納米電纜表面。研究結(jié)果表明，催化劑結(jié)構(gòu)為鉑顆粒沉積在鈀鈷合金表面形成的簇狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并且該三元金屬催化劑對(duì)乙醇電氧化表現(xiàn)出較高活性，穩(wěn)定性也較強(qiáng)，比單一Pt金屬有了顯著提高。
　　四、分別以葡萄糖和氯化銅為碳源、銅源，經(jīng)過(guò)水熱、高溫煅燒、功能化過(guò)程，組裝合成了Cu/CuO復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了無(wú)模板法對(duì)花狀Cu/CuO的設(shè)計(jì)合成，并將其應(yīng)用于催化劑載體，成功合成了銅/氧化銅復(fù)合物負(fù)載鉑納米晶