石墨烯负载过渡金属掺杂铂基纳米材料的制备及其甲醇电催化性能
发布时间：2020-12-18 09:16
随着化石燃料的日益枯竭,可持续能源的开发迫在眉睫。燃料电池作为一种高效的能源转换装置,在可持续能源的利用中发挥着重要作用。直接甲醇燃料电池因具有简单可设计、能量转换效率高、终产物对环境污染小、燃料易于存储和运输等优点,而成为近年来燃料电池研究的热门课题。催化剂是燃料电池的重要组成部分,在众多催化剂中,Pt一直是最高效最常用的催化材料。但Pt作为催化剂存在价格昂贵、资源稀缺,且易吸附CO等含碳中间物发生中毒现象等缺点,这些缺点大大阻碍了它的发展。为解决纯Pt催化剂存在的一系列问题,研究者们将目光放在了Pt基双金属催化剂上。本论文利用简便的一步水热法,将过渡金属Cu、Ni、Co作为第二金属分别掺杂到Pt基催化剂中制备一系列具有特定形貌的还原氧化石墨烯（rGO）负载PtCu、PtNi及PtCo双金属合金催化剂。通过对形貌导向剂种类和浓度、反应时间、前驱体中金属比例、反应温度和GO浓度等实验条件的控制,制备出具有特定形貌的PtCu/rGO、PtNi/rGO和PtCo/rGO纳米材料。利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能...
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池原理图
等实验条件对 PtCu/rGO 形貌的影响。1. 离子液体种类对形貌的影响为研究离子液体种类对所制备材料形貌的影响，我们进行了一系列的实验。首先探究阴离子对形貌的影响，选择[C4MIm]Br，[C4MIm]BF4和[C4MIm][AcO]三种液体。当反应温度为 200°C 时，我们在三种不同离子液体的辅助下制备了 PtCu/rGO2-1 是它们的 FESEM 图。
MIm]Br 进行制备时，得到的 PtCu 纳米粒子大小不均一（图 2-2c）；然而，利用MIm]Br 制备得到的 PtCu 纳米粒子呈现出均一的空心球状结构（图 2-2b），很明显液体阳离子烷基链的长度也会影响纳米材料的形貌。这是因为这些阳离子的两亲性差异从而产生有序的自组装结构[77-81]；另一方面，随着烷基链长度的增加，离子液黏度、密度、疏水性和溶剂化等发生改变[82, 83]，进而影响材料的形貌。最终选取MIm]Br 进行后续的实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波合成Pt-M/C催化剂及其催化性能比较[J]. 王帅. 山东工业技术. 2017(13)
[2]氮掺杂石墨烯负载Pt复合电极催化剂的制备及其电催化性能[J]. 武宏钰,任丹丹,周瑞,王晓敏. 太原理工大学学报. 2016(03)
[3]质子交换膜燃料电池应用现状及分析[J]. 王洪建,程健,张瑞云,王鹏杰,任永强,许世森. 热力发电. 2016(03)
[4]氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中电沉积纳米晶镍[J]. 李瑞乾,梁军,初青伟. 中国有色金属学报. 2014(07)
[5]核壳结构碳化钨/碳化钨铁复合材料的制备与电催化活性[J]. 陈辉,陈丹,谢伟淼,郑翔,李国华. 物理化学学报. 2014(05)
[6]铂纳米晶的合成及其甲醇电催化性能[J]. 路蕾蕾,杜宝中,孙莎,钮金芬,赵洁. 电化学. 2014(02)
[7]石墨烯负载铂基催化剂的制备及其对甲醇的电催化性能[J]. 路蕾蕾,杜宝中,刘杰. 西安理工大学学报. 2013(04)
[8]PtCo alloy nanoparticles supported on graphene nanosheets with high performance for methanol oxidation[J]. HUANG HuaJie,SUN DongPing & WANG Xin Key Laboratory of Soft Chemistry and Functional Materials of the Ministry of Education,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[9]铜纳米粒子的可控制备及其抗菌性能研究[J]. 陈丹,徐晓玲,段惺,范希梅,周祚万. 功能材料. 2012(06)
[10]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
硕士论文
[1]直接甲醇燃料电池铂基阳极电催化剂的研究[D]. 李丽.湖南大学 2016
[2]Pt基纳米材料的制备及其在甲醇燃料电池中的应用[D]. 吴海.苏州大学 2013
[3]直接甲醇燃料电池碳载铂基阳极催化剂的合成、表征及其电催化性能研究[D]. 王果冲.南昌大学 2012
[4]铂基复合催化剂的合成及其对甲醇电催化氧化性能的研究[D]. 张红梅.苏州大学 2011
本文编号：2923753
【文章来源】：河南师范大学河南省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
燃料电池原理图
等实验条件对 PtCu/rGO 形貌的影响。1. 离子液体种类对形貌的影响为研究离子液体种类对所制备材料形貌的影响，我们进行了一系列的实验。首先探究阴离子对形貌的影响，选择[C4MIm]Br，[C4MIm]BF4和[C4MIm][AcO]三种液体。当反应温度为 200°C 时，我们在三种不同离子液体的辅助下制备了 PtCu/rGO2-1 是它们的 FESEM 图。
MIm]Br 进行制备时，得到的 PtCu 纳米粒子大小不均一（图 2-2c）；然而，利用MIm]Br 制备得到的 PtCu 纳米粒子呈现出均一的空心球状结构（图 2-2b），很明显液体阳离子烷基链的长度也会影响纳米材料的形貌。这是因为这些阳离子的两亲性差异从而产生有序的自组装结构[77-81]；另一方面，随着烷基链长度的增加，离子液黏度、密度、疏水性和溶剂化等发生改变[82, 83]，进而影响材料的形貌。最终选取MIm]Br 进行后续的实验。
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波合成Pt-M/C催化剂及其催化性能比较[J]. 王帅. 山东工业技术. 2017(13)
[2]氮掺杂石墨烯负载Pt复合电极催化剂的制备及其电催化性能[J]. 武宏钰,任丹丹,周瑞,王晓敏. 太原理工大学学报. 2016(03)
[3]质子交换膜燃料电池应用现状及分析[J]. 王洪建,程健,张瑞云,王鹏杰,任永强,许世森. 热力发电. 2016(03)
[4]氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂中电沉积纳米晶镍[J]. 李瑞乾,梁军,初青伟. 中国有色金属学报. 2014(07)
[5]核壳结构碳化钨/碳化钨铁复合材料的制备与电催化活性[J]. 陈辉,陈丹,谢伟淼,郑翔,李国华. 物理化学学报. 2014(05)
[6]铂纳米晶的合成及其甲醇电催化性能[J]. 路蕾蕾,杜宝中,孙莎,钮金芬,赵洁. 电化学. 2014(02)
[7]石墨烯负载铂基催化剂的制备及其对甲醇的电催化性能[J]. 路蕾蕾,杜宝中,刘杰. 西安理工大学学报. 2013(04)
[8]PtCo alloy nanoparticles supported on graphene nanosheets with high performance for methanol oxidation[J]. HUANG HuaJie,SUN DongPing & WANG Xin Key Laboratory of Soft Chemistry and Functional Materials of the Ministry of Education,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[9]铜纳米粒子的可控制备及其抗菌性能研究[J]. 陈丹,徐晓玲,段惺,范希梅,周祚万. 功能材料. 2012(06)
[10]燃料电池技术发展现状与展望[J]. 侯明,衣宝廉. 电化学. 2012(01)
硕士论文
[1]直接甲醇燃料电池铂基阳极电催化剂的研究[D]. 李丽.湖南大学 2016
[2]Pt基纳米材料的制备及其在甲醇燃料电池中的应用[D]. 吴海.苏州大学 2013
[3]直接甲醇燃料电池碳载铂基阳极催化剂的合成、表征及其电催化性能研究[D]. 王果冲.南昌大学 2012
[4]铂基复合催化剂的合成及其对甲醇电催化氧化性能的研究[D]. 张红梅.苏州大学 2011
本文编号：2923753
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