铂基核壳纳米结构的制备及其电催化行为研究

发布时间：2024-02-21 15:57

　　在21世纪的今天,“环境污染”与“能源短缺”两大问题日渐凸显,面对传统的化石能源日趋枯竭及其大量使用所带来的污染问题,世界各国都致力于发展清洁可再生的新能源代替传统的化石燃料。质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有能量转化效率高、无污染、安全可靠等优点被认为是最有潜力在电动汽车和便携式移动电源等方面实现产业化的清洁能源转换装置。然而,到目前为止,催化剂成本高、运行过程中的稳定性差是PEMFCs商业化进程中所面对的最大阻碍。因此,开发出具有高活性和稳定性的低成本燃料电池催化剂,特别是导致电极反应速度缓慢的阴极氧还原催化剂,对推进燃料电池的全面产业化具有非常重大的意义。尽管非铂催化剂的研究取得了一定的进展,但是其低活性和运行过程中的不稳定性难以满足PEMFCs的实际应用需求。在纳米尺度上调控催化剂的结构和组分,开发出具有高催化活性和稳定性的低铂催化剂是当前燃料电池研究领域的热点方向。鉴于在催化反应过程中,只有催化剂表层或者近表层的原子才能为反应提供活性中心,因此设计合成具有铂基壳层的核壳结构纳米催化剂能够在很大程度上提高贵金属铂的利用率,降低铂的载量和催化剂的成本。与此同时,通过调控内核基...

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1英国科学家WilliamRobertGrove发明的燃料电池[8]

图1.1英国科学家WilliamRobertGrove发明的燃料电池[8]。

图1.2燃料电池基本结构示意图

图1.2燃料电池基本结构示意图。

图1.3铂基催化剂活性提高的途径

图1.3铂基催化剂活性提高的途径。在燃料电池的电极反应中，即使使用铂催化剂，其阴极氧还原反应动力学依然非常缓慢，氧气在铂催化剂表面电还原反应的交换电流密度要比阳极氢氧化反应的交换电流密度小5-6个数量级[39]。因此，如何提高阴极氧还原反应速率成为推动

图1.4二元Pt3M合金催化剂活性与d带中心位置的关系

图1.4二元Pt3M合金催化剂活性与d带中心位置的关系[57]。

本文编号：3905647