一维多元纳米电催化剂的制备、性能调控以及稳定性研究
发布时间：2021-09-29 19:59
燃料电池具有效率高、零环境污染、快速启动、低噪音等优点,在交通运输、固定式和便携式发电设备等领域具有广泛的商业应用前景,并有助于缓解全球能源供应和清洁环境的问题,受到了学术界和工业界的广泛关注。在现有的燃料电池中,基于质子交换膜的燃料电池制备简单、工作温度低,且具有较高的功率密度,因此被广泛地用于于动力汽车、便携式电子设备和热电联供系统等领域。目前质子交换膜燃料电池的两大问题是成本高昂和中间产物毒化造成的寿命缩短。这些难题都与催化剂紧密相关,催化剂的高成本和稳定性严重制约了燃料电池的进一步商业应用。目前,在纳米/原子尺度上通过优化和调控催化剂的结构和组分,并构筑其与催化活性和稳定性之间的相互关系,已经成为催化领域研究的热点。本论文以超细超长碲纳米线为模板,合成制备得到了一类具有可控一维纳米结构的多元贵金属电催化剂,重点研究其组分、结构与催化性能之间的影响规律和构效关系。碲纳米线具有高反应活性、良好的分散性及可宏量制备等优点,是一类非常合适的模板候选材料。以碲纳米线为模板,通过简便的合成方法,可以高效地制备得到具有超长超细结构的一维纳米催化剂产物,从而有效提高催化剂的反应稳定性。此外,通...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１氧还原活性与氧吸附能之间的函数关系图［２１］
?子与吸附电解质之间的结合强度。因此在硫酸溶液中催化氧还原反应，７?ｎｍ的??铂纳米立方体显示出很好的活性［２８］。如图１．２所示，７?ｎｍ铂纳米立体的起始电位??增益接近５０?ｍＶ，并且在半波电位（０．８?Ｖ）下，７?ｎｍ铂纳米粒子产生的电流密??度大约是３或５?ｎｍ粒子的四倍。图中约０．２２?Ｖ处的峰来源于铂（１００）面上的??氢吸附／脱附，并且峰值强度的增强反映了纳米粒子表面上存在更多（１〇〇）晶面??的事实。对照图１．２可以看出，７?ｎｍ纳米立方体具有更多（１００）晶面暴露于溶??液中。以上可以得出结论，纳米粒子形状与氧还原反应活性之间的联系归因于单??晶铂电极上观察到的硫酸根离子在铂（１丨１）和（１〇〇）晶面上的不同吸附程度。??３）?。３?ｎｍ?ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ?ｂ）??么?５?ｎｍ?ｔｒｕｎｃａｔｅｄ?ｃｕｂｅ??ｆ?严：？?？?７ｎｍｃｕｂｅ?０Ｊ＇??？２．?°ｒ?二、｜?＊°－４＊?？??１?Ｖ
介于上文中提及的反应速率和氧吸附能之间的火山形关系图可以看出，在这??个涉及各种金属的ｄ－带中心的模型中，铂和钯被确定为是阴极催化材料最佳选择??的两个元素（图１．１）。基于铂是一种昂贵且稀有的贵金属，在质子交换膜燃料电??池和直接甲醇燃料电池中，钯基催化剂很可能成为拍基催化剂的替代，因此降低??整个催化剂体系对铂的依赖性［２１￣４９，５（３］。??钯是比铂更具活性的金属，与氧的结合很强力。钯在比铂更低的电位下氧化，??因此预计的氧还原反应活性也较低［２｜］。ＮａｇａｈｉｒｏＨｏｓｈｉ课题组报道了低指数面单??晶钯氧还原反应的活性趋势他们发现氧还原反应活性强烈地依赖于钯表面的??结构。在高氯酸溶液中铂（１１０）和铂（１１１）表现出比拍（１００）高得多的活性，??类似于铂（ｈｋｌ）面的情况，钯（１００）面在同一溶液中活性最高。不同晶格取??向钯和铂在０．９Ｖ处电流密度的比较在图１．３?ａ中展示。令人惊讶的是，钯（１００）??的活性分别比钯（１１１）和铂（１１１）高１４和２倍以上。他们的研究结果证明了??（１００）面是钯晶体上氧还原反应活性最高的位置。这一结论己经被那些报道富??含（１００）面的钯纳米晶在酸性溶液中展现出的出色氧还原反应活性而证实［５３，５４］。??Ｋａｉｄｏ?Ｔａｍｍｅｖｅｓｋｉ团队发现平均尺寸为２７?ｎｍ的立方ｆ巴颗粒有着比２．８?ｎｍ白勺王求??形钯颗粒更高的氧还原反应活性。夏幼男教授系统地研究了小粒径（５－６?ｎｍ）??钯纳米晶体的电化学性能与结构的关系［５４］。图１．３?ｂ比较了?０．１?Ｍ高氯酸溶液中??钯立方体
【参考文献】：
期刊论文
[1]Doubling up the activity of fuel cell catalysts[J]. Shu-Hong Yu. National Science Review. 2017(04)
本文编号：3414380
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１氧还原活性与氧吸附能之间的函数关系图［２１］
?子与吸附电解质之间的结合强度。因此在硫酸溶液中催化氧还原反应，７?ｎｍ的??铂纳米立方体显示出很好的活性［２８］。如图１．２所示，７?ｎｍ铂纳米立体的起始电位??增益接近５０?ｍＶ，并且在半波电位（０．８?Ｖ）下，７?ｎｍ铂纳米粒子产生的电流密??度大约是３或５?ｎｍ粒子的四倍。图中约０．２２?Ｖ处的峰来源于铂（１００）面上的??氢吸附／脱附，并且峰值强度的增强反映了纳米粒子表面上存在更多（１〇〇）晶面??的事实。对照图１．２可以看出，７?ｎｍ纳米立方体具有更多（１００）晶面暴露于溶??液中。以上可以得出结论，纳米粒子形状与氧还原反应活性之间的联系归因于单??晶铂电极上观察到的硫酸根离子在铂（１丨１）和（１〇〇）晶面上的不同吸附程度。??３）?。３?ｎｍ?ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ?ｂ）??么?５?ｎｍ?ｔｒｕｎｃａｔｅｄ?ｃｕｂｅ??ｆ?严：？?？?７ｎｍｃｕｂｅ?０Ｊ＇??？２．?°ｒ?二、｜?＊°－４＊?？??１?Ｖ
介于上文中提及的反应速率和氧吸附能之间的火山形关系图可以看出，在这??个涉及各种金属的ｄ－带中心的模型中，铂和钯被确定为是阴极催化材料最佳选择??的两个元素（图１．１）。基于铂是一种昂贵且稀有的贵金属，在质子交换膜燃料电??池和直接甲醇燃料电池中，钯基催化剂很可能成为拍基催化剂的替代，因此降低??整个催化剂体系对铂的依赖性［２１￣４９，５（３］。??钯是比铂更具活性的金属，与氧的结合很强力。钯在比铂更低的电位下氧化，??因此预计的氧还原反应活性也较低［２｜］。ＮａｇａｈｉｒｏＨｏｓｈｉ课题组报道了低指数面单??晶钯氧还原反应的活性趋势他们发现氧还原反应活性强烈地依赖于钯表面的??结构。在高氯酸溶液中铂（１１０）和铂（１１１）表现出比拍（１００）高得多的活性，??类似于铂（ｈｋｌ）面的情况，钯（１００）面在同一溶液中活性最高。不同晶格取??向钯和铂在０．９Ｖ处电流密度的比较在图１．３?ａ中展示。令人惊讶的是，钯（１００）??的活性分别比钯（１１１）和铂（１１１）高１４和２倍以上。他们的研究结果证明了??（１００）面是钯晶体上氧还原反应活性最高的位置。这一结论己经被那些报道富??含（１００）面的钯纳米晶在酸性溶液中展现出的出色氧还原反应活性而证实［５３，５４］。??Ｋａｉｄｏ?Ｔａｍｍｅｖｅｓｋｉ团队发现平均尺寸为２７?ｎｍ的立方ｆ巴颗粒有着比２．８?ｎｍ白勺王求??形钯颗粒更高的氧还原反应活性。夏幼男教授系统地研究了小粒径（５－６?ｎｍ）??钯纳米晶体的电化学性能与结构的关系［５４］。图１．３?ｂ比较了?０．１?Ｍ高氯酸溶液中??钯立方体
【参考文献】：
期刊论文
[1]Doubling up the activity of fuel cell catalysts[J]. Shu-Hong Yu. National Science Review. 2017(04)
本文编号：3414380
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3414380.html
