自模板法制备介观钯基复合催化剂及其对醇类电催化氧化研究
发布时间：2021-06-11 15:18
能源的紧缺以及环境的恶化导致人们对于各种清洁能源的探索和研究。直接醇类燃料电池（DAFCs）由于其高能量密度、来源广泛、环境友好等优点,逐渐的得到了人们的青睐。然而其阳极催化剂金属铂（Pt）由于含量稀少、价格昂贵、易中毒等缺点阻碍了DAFCs的发展。因此面对这种情况,如何制备出催化性能好、价格低廉的催化剂是解决问题的关键。由于在碱性介质中,金属钯（Pd）具有与Pt相似的高催化性能,大量研究者着手合成了高效的Pd基催化剂。本文从降低催化剂成本,提高催化剂的催化活性、耐久性和抗毒化性能等方面考虑,制备出了三种不同类型的Pd基催化剂。并且我们考察了其在碱性介质中对于甲醇、乙醇的电催化性能,考察了其电催化机理。具体工作内容包括以下三个方面:（1）我们利用锐钛矿型TiO2作载体,由于其与金属粒子表面的电势不同,可以吸附中空AgPd合金粒子,完成对于金属粒子的负载。TiO2作为一种亲水性氧化物,可以很好的吸附溶液中的羟基（-OH）,有效的去除一氧化碳等毒化中间体,提高催化剂的抗毒化性能。另外TiO2可以修饰金属...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碱性直接醇类（以甲醇为例）燃料电池的结构示意图
上海师范大学硕士学位论文第三章TiO2负载中空AgPd合金催化剂的合成及其在燃料电池中的应用153.2TiO2负载中空AgPd合金（AgPd/TiO2）催化剂的合成将0.01g的TiO2于1mL水中，超声分散均匀备用。在80℃水浴条件下，将5mL的H2O和5mL的无水乙醇和0.01M的AgNO3200μL于25mL烧杯中搅拌均匀。再加入0.01M的AA600μL于烧杯中反应10分钟，继续保持水浴条件，加入0.01M的Na2PdCl4200μL反应1h，再加入150μL的TiO2分散液反应半小时后冷却至室温，并在离心速度为6000rpm下离心5分钟，除去上清液，离心洗涤重复2-3次，将产物分散于5mL超纯水中，记为AgPd/150TiO2。作为对照，采用相同步骤合成了不同TiO2加入量（50μL、100μL、200μL）的AgPd/TiO2催化剂，分别记为AgPd/50TiO2，AgPd/100TiO2和AgPd/200TiO2，其他实验步骤完全相同。3.3结果与讨论3.3.1AgPd/TiO2催化剂的制备过程图3-1TiO2负载中空AgPd合金催化剂(AgPd/TiO2)的合成路线示意图图3-1为TiO2负载中空AgPd合金催化剂的合成过程示意图。于烧杯中加入AgNO3后与强还原剂AA发生氧化还原反应快速生成Ag纳米粒子。由于新制的Ag粒子能够作为相比于PdCl4-的还原剂，因此随着Na2PdCl4的加入，Ag球中的Ag原子会逐渐被消耗，Pd粒子逐渐生成，且生成的Ag+和部分PdCl4-也会被过量的AA还原，最终形成AgPd中空纳米球。将调整pH后的TiO2分散液加入溶液中后，在静电吸附作用下，中空AgPd纳米球会吸附在TiO2上。待反应完成后，经过一系列的离心洗涤步骤，最终形成TiO2负载中空AgPd合金催化剂。
第三章TiO2负载中空AgPd合金催化剂及其在燃料电池中的应用上海师范大学硕士学位论文163.3.2AgPd/TiO2催化剂的形貌表征图3-2AgPd分散液、调节pH后的TiO2分散液和催化剂AgPd/TiO2分散液的Zeta电位我们采用电位仪对于不同组分溶液的Zeta电位进行测定，测定结果如图3-2所示。将TiO2分散于水溶液中时，通过加入稀盐酸使溶液呈酸性且带正电，其分散液的Zeta电位为12.8mV，而AgPd粒子溶液带负电。在加入已调节pH的带正电荷的TiO2分散液后，通过静电吸附作用，TiO2会快速吸附AgPd粒子，这有利于载体对于金属离子的负载，完成催化剂的合成。图3-3(A)(B)AgPd的TEM图；(C)AgPd的SAED谱图；(D)AgPd的HR-TEM图
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池的发展与应用[J]. 常雪嵩,周瑶,田萌,李连豹,韦虹,李双清,李军,王瑞平. 小型内燃机与车辆技术. 2019(03)
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[3]直接乙醇燃料电池研究进展[J]. 卢浩滋,杨映,谢勇,余刚. 湖南工业大学学报. 2017(06)
[4]燃料电池的发展现状与未来方向研究[J]. 管庆朋. 河南科技. 2018(01)
[5]新型燃料电池的认识与研究[J]. 覃兰艳. 中学生数理化(教与学). 2017(09)
[6]浅析燃料电池[J]. 杨莉婷,冯立纲,张久俊. 自然杂志. 2017(04)
[7]直接甲醇燃料电池研究现状[J]. 祝明威,杨沐华,王财,申东辉. 广东化工. 2016(19)
[8]燃料电池的分类及应用[J]. 张西子. 科技致富向导. 2012(23)
[9]直接甲醇燃料电池关键材料与技术[J]. 王新东,谢晓峰,王萌,刘桂成,苗睿瑛,王一拓,阎群. 化学进展. 2011(Z1)
[10]直接甲醇燃料电池[J]. 张瑜. 应用化工. 2009(05)
博士论文
[1]碱性直接醇类燃料电池Pd基阳极催化剂的制备及性能研究[D]. 谭强.哈尔滨工业大学 2014
[2]直接乙醇燃料电池新型阳极催化剂的研究[D]. 张新卫.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]直接甲醇燃料电池（DMFC）阳极催化材料的研究[D]. 赵科良.西安科技大学 2008
[2]直接甲醇燃料电池催化剂一氧化碳“中毒”的理论研究[D]. 麻博远.江西师范大学 2003
本文编号：3224780
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碱性直接醇类（以甲醇为例）燃料电池的结构示意图
上海师范大学硕士学位论文第三章TiO2负载中空AgPd合金催化剂的合成及其在燃料电池中的应用153.2TiO2负载中空AgPd合金（AgPd/TiO2）催化剂的合成将0.01g的TiO2于1mL水中，超声分散均匀备用。在80℃水浴条件下，将5mL的H2O和5mL的无水乙醇和0.01M的AgNO3200μL于25mL烧杯中搅拌均匀。再加入0.01M的AA600μL于烧杯中反应10分钟，继续保持水浴条件，加入0.01M的Na2PdCl4200μL反应1h，再加入150μL的TiO2分散液反应半小时后冷却至室温，并在离心速度为6000rpm下离心5分钟，除去上清液，离心洗涤重复2-3次，将产物分散于5mL超纯水中，记为AgPd/150TiO2。作为对照，采用相同步骤合成了不同TiO2加入量（50μL、100μL、200μL）的AgPd/TiO2催化剂，分别记为AgPd/50TiO2，AgPd/100TiO2和AgPd/200TiO2，其他实验步骤完全相同。3.3结果与讨论3.3.1AgPd/TiO2催化剂的制备过程图3-1TiO2负载中空AgPd合金催化剂(AgPd/TiO2)的合成路线示意图图3-1为TiO2负载中空AgPd合金催化剂的合成过程示意图。于烧杯中加入AgNO3后与强还原剂AA发生氧化还原反应快速生成Ag纳米粒子。由于新制的Ag粒子能够作为相比于PdCl4-的还原剂，因此随着Na2PdCl4的加入，Ag球中的Ag原子会逐渐被消耗，Pd粒子逐渐生成，且生成的Ag+和部分PdCl4-也会被过量的AA还原，最终形成AgPd中空纳米球。将调整pH后的TiO2分散液加入溶液中后，在静电吸附作用下，中空AgPd纳米球会吸附在TiO2上。待反应完成后，经过一系列的离心洗涤步骤，最终形成TiO2负载中空AgPd合金催化剂。
第三章TiO2负载中空AgPd合金催化剂及其在燃料电池中的应用上海师范大学硕士学位论文163.3.2AgPd/TiO2催化剂的形貌表征图3-2AgPd分散液、调节pH后的TiO2分散液和催化剂AgPd/TiO2分散液的Zeta电位我们采用电位仪对于不同组分溶液的Zeta电位进行测定，测定结果如图3-2所示。将TiO2分散于水溶液中时，通过加入稀盐酸使溶液呈酸性且带正电，其分散液的Zeta电位为12.8mV，而AgPd粒子溶液带负电。在加入已调节pH的带正电荷的TiO2分散液后，通过静电吸附作用，TiO2会快速吸附AgPd粒子，这有利于载体对于金属离子的负载，完成催化剂的合成。图3-3(A)(B)AgPd的TEM图；(C)AgPd的SAED谱图；(D)AgPd的HR-TEM图
【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池的发展与应用[J]. 常雪嵩,周瑶,田萌,李连豹,韦虹,李双清,李军,王瑞平. 小型内燃机与车辆技术. 2019(03)
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博士论文
[1]碱性直接醇类燃料电池Pd基阳极催化剂的制备及性能研究[D]. 谭强.哈尔滨工业大学 2014
[2]直接乙醇燃料电池新型阳极催化剂的研究[D]. 张新卫.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]直接甲醇燃料电池（DMFC）阳极催化材料的研究[D]. 赵科良.西安科技大学 2008
[2]直接甲醇燃料电池催化剂一氧化碳“中毒”的理论研究[D]. 麻博远.江西师范大学 2003
本文编号：3224780
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