PtPd合金纳米材料的合成及其催化特性

发布时间：2017-08-11 03:13

  本文关键词：PtPd合金纳米材料的合成及其催化特性

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【摘要】：近年来,以液态醇类为燃料的直接醇类燃料电池由于其高效、清洁等优点受到了人们的广泛关注。然而,将醇类直接电化学氧化比较困难,因此需要高催化活性及稳定性的催化剂。Pt金属以其优异的催化性能而受到人们的广泛关注。但是Pt的价格昂贵,为了降低成本同时增强Pt金属的催化性能人们通常合成Pt基二元及多元金属催化剂。PtPd双金属催化剂以其优异的催化性能被人们所熟知。目前合成的PtPd双金属纳米材料有合金结构和核壳结构,其中合金结构比核壳结构有更好的催化性能。基于此,本论文制备了形貌可控的PtPd合金材料,研究了其电催化性能和化学催化性能。具体的研究内容如下：1.以PVP为稳定剂,KI为形貌控制剂,用乙二醇(EG)还原氯铂酸和氯钯酸,合成了一系列质量比例不同的PtPd合金催化剂。通过调节聚乙烯吡咯烷酮(PVP),EG和KI的含量研究其形貌变化。利用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射能谱(XRD)衍射等对其形貌以及组成进行了系统的表征,并研究了其生长机理。2.以甲醇为目标分子,系统研究PtPd合金纳米催化剂的电催化特性。研究发现：不同质量比例的PtPd合金纳米材料对甲醇具有不同的电催化氧化活性。并且随着Pt含量的减少,PtPd合金纳米催化剂对甲醇催化的质量归一化活性和面积归一化活性变化趋势一致,都是先增大再减小,并且Pt65Pd35催化剂具有最好的电催化性能,是商业Pt/C催化剂的4.5倍。3.以对硝基苯酚为目标分子,研究了不同比例的PtPd合金纳米催化剂对对硝基苯酚还原为对氨基苯酚的催化性能。研究发现：具有不同质量比的PtPd合金对对硝基苯酚的催化性能不同。催化性能随着合金材料中Pd含量的增多而提高,Pt34Pd66具有最好的催化性能。
【关键词】：PtPd合金 甲醇 电催化 对硝基苯酚
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O643.36
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 纳米材料9-13
• 1.1.1 贵金属纳米材料10
• 1.1.2 Pt基复合金属催化剂10-12
• 1.1.3 Pd基复合金属催化剂12-13
• 1.2 PtPd金属纳米材料13-15
• 1.2.1 PtPd金属纳米材料的合成13-14
• 1.2.2 PtPd金属纳米材料在燃料电池中的应用14-15
• 1.3 直接甲醇燃料电池15-16
• 1.4 本文构思16-18
• 第2章 PtPd纳米材料的合成及表征18-32
• 2.1 前言18-19
• 2.2 实验部分19-21
• 2.2.1 实验试剂19
• 2.2.2 实验仪器19-20
• 2.2.3 玻璃仪器处理20
• 2.2.4 PtPd双金属纳米结构的合成20-21
• 2.2.5 单金属纳米材料的合成21
• 2.3 结果与讨论21-31
• 2.3.1 PtPd双金属纳米的表征21-26
• 2.3.2 PtPd双金属纳米结构形貌的影响因素26-29
• 2.3.3 PtPd双金属纳米结构的生长机理29-30
• 2.3.4 单金属纳米材料的表征30-31
• 2.4 小结31-32
• 第3章 PtPd复合材料对甲醇的电催化氧化32-42
• 3.1 前言32
• 3.2 实验部分32-34
• 3.2.1 实验仪器32-33
• 3.2.2 实验试剂33
• 3.2.3 催化剂的制备33
• 3.2.4 电化学实验33-34
• 3.3 结果与讨论34-41
• 3.3.1 商业Pt/C对碱性甲醇的电催化氧化34-35
• 3.3.2 PtPd合金纳米材料对碱性甲醇的电催化氧化35-41
• 3.4 小结41-42
• 第4章 PtPd纳米合金对对硝基苯酚的催化42-48
• 4.1 前言42
• 4.2 实验部分42-43
• 4.2.1 实验试剂42
• 4.2.2 实验仪器42-43
• 4.2.3 对硝基苯酚的催化还原43
• 4.3 结果与讨论43-47
• 4.4 小结47-48
• 结论48-49
• 参考文献49-63
• 附录 攻读学位期间论文发表情况63-64
• 致谢64-65

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本文编号：653942