平铺与岛状两种生长模式下Pd@Pt纳米催化剂的形成机理及对氢析出反应催化性能的研究

发布时间：2017-05-17 00:11

  本文关键词：平铺与岛状两种生长模式下Pd@Pt纳米催化剂的形成机理及对氢析出反应催化性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：燃料电池作为一种新能源技术,具有利用率高、可实现零污染等优点,其开发和应用将会在一定程度上缓解即将出现的能源危机问题。而燃料电池催化剂对其能源的转化效率起着关键性的作用,优秀的催化剂不仅可以提高燃料电池的转化效率,而且对推进燃料电池的普及有着深远的影响。目前,对于为氢燃料电池提供电解水产氢的氢析出催化剂的性能还有很大的发展空间。本硕士论文针对氢燃料电池中涉及的产氢步骤的主要催化剂进行研究,设计并发展出了新的合成策略,并且使新制备的催化剂的HER性能有了长远的提高,达到并超过商业催化剂的性能要求。探讨了岛状生长和平铺生长两种Pd-Pt双金属核壳结构的形成机制,初步探索了新型岛状生长催化剂在燃料电池催化剂中的应用。对从根本上解决环境资源问题有一定的实际意义。通常状况下,对于晶格不匹配度很低的两种金属原子,在形成合金或核壳结构过程中,更倾向于遵循一种均匀分布或平铺生长的生长模式。本文发展了一种利用Br离子的诱导作用来合成出非均匀核壳结构的Pd@Pt纳米催化剂的合成策略。该方法可以可控的调节新生成的Pt原子在Pd纳米立方体结构表面的分布方式,既可以生成普通的核壳结构Pd@L-Pt,也可以合成出Pt在Pd表面岛状生长的非均匀核壳结构Pd@I-Pt。本文同时比较了合成出的两种催化剂的催化活性。在氢燃料电池产氢技术的关键步骤—氢析出反应中,平铺生长的Pd@L-Pt纳米催化剂表现出较传统Pt/C催化剂稍低的催化性能,这与催化剂自身的Pt的活性面积／质量有着一定的内部关系;而岛状生长的Pd@I-Pt纳米催化剂在相同Pt负载量下表现出较传统Pt/C与平铺生长的Pd@L-Pt纳米催化均优越的催化性能。因此,发展新型的岛状生长Pd@I-Pt纳米催化剂对提高氢燃料电池的能源效应有着巨大的实际生产意义。
【关键词】：能源 燃料电池 Pd-Pt 催化剂 氢析出反应
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TM911.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 纳米催化剂简介11-16
• 1.2.1 纳米催化剂的结构类型11-13
• 1.2.2 纳米催化剂的合成方法13-14
• 1.2.3 纳米材料的形成机理14-16
• 1.3 纳米催化剂的可控合成16-22
• 1.3.1 可控合成双金属纳米晶的途径17-19
• 1.3.2 影响四种途径的主要因素19-22
• 1.4 本论文的选题思路和研究内容22-23
• 第2章 实验方法、原料和仪器23-28
• 2.1 实验药品23-24
• 2.2 实验仪器与设备24
• 2.3 实验研究方法24-28
• 2.3.1 X射线衍射24-25
• 2.3.2 透射电子显微镜25
• 2.3.3 电化学测试25-26
• 2.3.4 X射线光电子能谱分析26-28
• 第3章 Pd@L-Pt结构的可控合成28-40
• 3.1 样品的合成工作28-29
• 3.1.1 钯的纳米立方体的合成28
• 3.1.2 Pd@L-Pt结构纳米立方体的合成28-29
• 3.2 结果与讨论29-35
• 3.2.1 钯的纳米立方体的结构表征与讨论29-31
• 3.2.2 Pd@L-Pt结构纳米晶的结构表征与讨论31-35
• 3.3 Pd@L-Pt电化学性能测试35-39
• 3.3.1 电化学测试方法36
• 3.3.2 电化学结果分析36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 Pd@I-Pt结构的可控合成40-50
• 4.1 样品的合成工作40
• 4.2 结果与讨论40-46
• 4.3 Pd@I-Pt电化学性能测试46-49
• 4.3.1 电化学测试方法46-47
• 4.3.2 电化学结果分析47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 Pd@PtCu_x三金属纳米催化剂的合成50-55
• 5.1 样品的合成工作50-51
• 5.1.1 平铺生长Pd@L-PtCu纳米结构的合成50
• 5.1.2 岛状生长Pd@I-PtCux纳米结构的合成50-51
• 5.2 结果与讨论51-53
• 5.2.1 平铺生长Pd@L-PtCu纳米结构的结构表征与讨论51
• 5.2.2 岛状生长Pd@I-PtCux纳米结构的结构表征与讨论51-53
• 5.3 Pd@PtCu_x电化学性能测试53-54
• 5.3.1 电化学测试方法53
• 5.3.2 电化学结果分析53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 结论55-57
• 参考文献57-61
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果61-63
• 学位论文数据集63

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张莺;;纳米催化剂的制备和最新应用研究进展[J];山西大同大学学报(自然科学版);2008年04期

2 高昂;;纳米催化剂颗粒的热力学分析[J];才智;2010年19期

3 ;厦门大学研制成功甲醇燃料电池纳米催化剂[J];精细化工原料及中间体;2010年04期

4 高红,赵勇;纳米材料及纳米催化剂的制备[J];天津化工;2003年05期

5 吕玉光;如何用现代仪器表征纳米催化剂[J];现代仪器;2005年03期

6 李敏;崔\~;;纳米催化剂研究进展[J];材料导报;2006年S1期

7 ;稀土纳米催化剂将用于节能减排[J];无机盐工业;2008年03期

8 张忠模;;稀土纳米催化剂将实现产业化[J];功能材料信息;2008年02期

9 耀星;;稀土纳米催化剂应用通过鉴定[J];粉末冶金工业;2008年05期

10 郭祖鹏;郭莉;师存杰;焉海波;;磁性纳米催化剂的研究进展[J];精细化工中间体;2011年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姜艳霞;张斌伟;廖洪刚;陈明晖;孙世刚;;金和铂纳米催化剂的控制合成及其电催化性能[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年

2 明军;赵凤玉;;超临界二氧化碳中纳米催化剂的形成过程及机理研究[A];第九届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2012年

3 陈蓉;韩杰;郭荣;;金/导电高分子蛋黄/蛋壳结构纳米催化剂的合成及催化性能研究[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第1分会：表面界面与纳米结构材料[C];2013年

4 鲁宋;王明贵;韩杰;郭荣;;磁性聚苯胺负载纳米催化剂的合成及性能研究[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第1分会：表面界面与纳米结构材料[C];2013年

5 张成明;崔新江;邓友全;石峰;;氯离子调控的高性能纳米催化剂可控制备研究[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年

6 王杰;王帅;万颖;;限域纳米催化剂热稳定性的研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第34分会：纳米催化[C];2014年

7 周小春;Peng Chen;;单分子检测技术在纳米催化剂的大规模并行筛选中的应用研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第32分会：纳米表征与检测技术[C];2014年

8 陆安慧;;炭基纳米催化剂的设计合成[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第34分会：纳米催化[C];2014年

9 曹建亮;袁忠勇;;用于催化一氧化碳低温氧化的氧化铜基多孔纳米催化剂体系[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

10 胡守天;赵惠忠;李平和;李成香;汪厚植;;Ce-O-Co/ZrO_2纳米催化剂的结构及催化氧化CH_4性能的研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集（上卷）[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 江战;新型纳米催化剂研制成功[N];中国有色金属报;2002年

2 闫明星　王群 记者 姜雪松;纳米催化剂“水中取氢”[N];哈尔滨日报;2010年

3 林世雄邋本报记者 通讯员 李静;纳米催化剂合成的重大突破者[N];福建日报;2008年

4 丛林;纤维素水解技术取得新进展[N];中国化工报;2011年

5 记者 刘霞;新纳米催化剂能在可见光下快速分解水[N];科技日报;2013年

6 钟科;中科院三元催化转换器系统技术通过鉴定[N];中国有色金属报;2006年

7 特约记者 呼跃军;清华大学与包头联合研发稀土材料[N];中国化工报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张东慧;金属—铁酸盐复合磁性纳米催化剂的制备及催化性能研究[D];吉林大学;2010年

2 刘鸿飞;磁性纳米催化剂的合成及其催化性能研究[D];北京化工大学;2013年

3 徐贻成;具有温控相分离功能的铑纳米催化剂及其应用[D];大连理工大学;2013年

4 滕飞;纳米催化剂的微乳法制备及其表征[D];中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）;2005年

5 唐林;负载型的金属纳米催化剂在醇参与的氧化反应中的应用[D];中国科学技术大学;2015年

6 陈日志;纳米催化无机膜集成技术的研究与应用[D];南京工业大学;2004年

7 曾艳;以含聚醚链季铵盐型离子液体为稳定剂的过渡金属纳米催化剂制备及应用[D];大连理工大学;2012年

8 田丹碧;负载型纳米催化剂KF/Al_2O_3的制备及其应用研究[D];南京工业大学;2004年

9 王晔;天然DNA负载的金属纳米催化剂：制备，，表征及其催化性能研究[D];中国科学技术大学;2011年

10 解雅玲;基于C（Ni）纳米催化剂的设计合成及其催化加氢性能[D];大连理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 邱凯;二氧化钛纳米带负载Au-Ag纳米催化剂的制备及其性能研究[D];山东大学;2015年

2 吴静谧;CO低温氧化高效Pd纳米催化剂的制备与其性能研究[D];浙江大学;2015年

3 刘慧芳;Pickering乳液/有机双相体系用于水相加氢[D];山西大学;2014年

4 蒋玉娇;贵金属纳米催化剂的仿生调控制备及水相催化性能研究[D];天津科技大学;2014年

5 梁宇;磁性纳米催化剂的制备及催化氧化合成葡醛酸的研究[D];武汉工程大学;2015年

6 吴双;甲酸低温分解制氢炭负载金钯纳米合金催化剂的研究[D];南开大学;2015年

7 卢海元;平铺与岛状两种生长模式下Pd@Pt纳米催化剂的形成机理及对氢析出反应催化性能的研究[D];北京交通大学;2016年

8 刘佳;含聚醚链季铵盐型离子液体稳定的铑及钯/铑双金属纳米催化剂的制备及应用[D];大连理工大学;2011年

9 王军;新型化学贮氢材料分解制氢纳米催化剂的合成及性能研究[D];江南大学;2012年

10 潘洪;新型纳米催化剂的制备及其催化的酯和磷酸酯的水解反应[D];天津大学;2009年

  本文关键词：平铺与岛状两种生长模式下Pd@Pt纳米催化剂的形成机理及对氢析出反应催化性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：372199