Mo改性钛氧化物担载PtRu催化剂的制备及其甲醇电氧化性能
发布时间：2023-04-08 04:14
直接甲醇燃料电池(DMFCs)具有能量密度高,可移动性强以及启动快速等优势得到广泛关注。然而,其商业化进程受到核心催化剂高成本与低寿命的限制。针对PtRu阳极催化剂活性与稳定性不足的问题,本论文主要从钛氧化物复合载体的界面功能化改性与特殊结构合成等方面展开系统研究。采用后掺杂改性方法在弱碱性还原水热条件下,对商业二氧化钛纳米粒子(TNPs)进行界面功能化改性,得到具有Mo掺杂功能化的界面以及锐钛矿晶态内核的特殊结构的MoxTi1-xO2纳米粒子(IF-MTNPs)载体。并与XC-72炭黑混合作为复合载体制备得到PtRu/IF-MTNPs-C催化剂。由于Mo功能化界面与PtRu之间增强的电子相互作用与改性氧化物载体特殊的核壳结构,其催化活性提高至0.71 A·mg-1Pt,是未界面功能化的商业TNPs-C复合载体担载的PtRu催化剂(PtRu/p-TNPs-C)的3.4倍,同时经过1000圈循环伏安老化测试后其稳定性也同步提高了9.3%;为了进一步提高改性催化剂的性能,通过一步水热法由钛酸四丁酯作为前...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 直接甲醇燃料电池概述
1.3 催化剂失效机制的研究进展
1.4 担载型催化剂钛基氧化物复合载体研究概述
1.4.1 二氧化钛载体
1.4.2 二氧化钛/碳基复合载体
1.4.3 不同形貌钛氧化物复合载体
1.4.4 掺杂改性二氧化钛载体
1.4.5 非化学计量钛氧化物载体
1.5 其他过渡金属氧化物复合载体研究概述
1.6 本文的主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
2.1 实验主要材料与设备仪器
2.1.1 实验主要材料
2.1.2 实验主要设备仪器
2.2 碳粉预处理及催化剂制备
2.2.1 高压蒸汽预处理炭黑
2.2.2 PtRu催化剂的制备
2.3 催化剂的电化学测试
2.3.1 工作电极的制备
2.3.2 甲醇电氧化测试系统
2.4 催化剂的物理表征
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDAX)
2.4.3 透射电子显微镜(TEM)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.5 拉曼光谱仪(Raman Spectroscopy)
第3章 界面功能化Mo改性TiO2复合载体对PtRu催化性能影响
3.1 引言
3.2 后掺杂改性制备界面功能化MTNPs-C担载PtRu催化剂
3.2.1 界面功能化载体MTNPs的合成
3.2.2 MTNPs载体与PtRu催化剂物理性能表征
3.2.3 PtRu/IF-MTNPs-C催化剂电化学性能表征
3.3 一步水热合成界面功能化MTNCs-C担载PtRu催化剂
3.3.1 一步法界面功能化载体MTNCs的合成
3.3.2 MTNCs载体与PtRu催化剂物理性能表征
3.3.3 PtRu/iMTNCs-C催化剂电化学性能表征
3.4 本章小结
第4章 同步碳包覆与Mo界面功能化对TiO2担载PtRu催化性能影响
4.1 引言
4.2 同步碳包覆制备界面功能化C@MTNTs担载PtRu催化剂
4.2.1 界面功能化C@MTNT载体的合成
4.2.2 C@MTNT载体与PtRu催化剂物理性能表征
4.2.3 PtRu/C@IF-MTNTs催化剂电化学性能表征
4.3 同步包覆与合成界面功能化C@MTNCs担载PtRu催化剂
4.3.1 界面功能化C@MTNCs载体的同步合成
4.3.2 C@MTNCs载体与催化剂物理性能表征
4.3.3 PtRu/C@MTNCs-FI催化剂电化学性能表征
4.4 本章小结
第5章 杂氮碳包覆对Mo界面功能化钛氧化物担载PtRu催化性能影响
5.1 引言
5.2 天然聚合物壳聚糖衍生的NC@MTNWs担载PtRu催化剂
5.2.1 聚合物衍生的界面功能化NC@MTNWs载体合成
5.2.2 NC@MTNWs载体与PtRu催化剂物理性能表征
5.2.3 PtRu/NC@MTNWs-FI催化剂电化学性能表征
5.3 不同氮含量聚合物对PtRu/NC@MTNWs结构与性能影响
5.4 本章小结
第6章 贵金属/功能化钛氧化物界面吸附态的电子结构分析
6.1 引言
6.2 Pt/TiO2吸附态的确定与界面电子结构
6.2.1 Pt/TiO2吸附态的计算建模与参数设定
6.2.2 Pt/TiO2吸附态的几何优化与结构弛豫
6.2.3 Pt/TiO2吸附态的界面电子结构
6.3 Pt/Ti0.75Mo0.25O2顶端吸附态的DFT分析
6.3.1 Pt/Ti0.75Mo0.25O2顶端吸附态的几何优化与结构弛豫
6.3.2 Pt/Ti0.75Mo0.25O2顶端吸附态的界面电子结构
6.4 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历
本文编号：3785982
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 直接甲醇燃料电池概述
1.3 催化剂失效机制的研究进展
1.4 担载型催化剂钛基氧化物复合载体研究概述
1.4.1 二氧化钛载体
1.4.2 二氧化钛/碳基复合载体
1.4.3 不同形貌钛氧化物复合载体
1.4.4 掺杂改性二氧化钛载体
1.4.5 非化学计量钛氧化物载体
1.5 其他过渡金属氧化物复合载体研究概述
1.6 本文的主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
2.1 实验主要材料与设备仪器
2.1.1 实验主要材料
2.1.2 实验主要设备仪器
2.2 碳粉预处理及催化剂制备
2.2.1 高压蒸汽预处理炭黑
2.2.2 PtRu催化剂的制备
2.3 催化剂的电化学测试
2.3.1 工作电极的制备
2.3.2 甲醇电氧化测试系统
2.4 催化剂的物理表征
2.4.1 X射线衍射(XRD)
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDAX)
2.4.3 透射电子显微镜(TEM)
2.4.4 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.5 拉曼光谱仪(Raman Spectroscopy)
第3章 界面功能化Mo改性TiO2复合载体对PtRu催化性能影响
3.1 引言
3.2 后掺杂改性制备界面功能化MTNPs-C担载PtRu催化剂
3.2.1 界面功能化载体MTNPs的合成
3.2.2 MTNPs载体与PtRu催化剂物理性能表征
3.2.3 PtRu/IF-MTNPs-C催化剂电化学性能表征
3.3 一步水热合成界面功能化MTNCs-C担载PtRu催化剂
3.3.1 一步法界面功能化载体MTNCs的合成
3.3.2 MTNCs载体与PtRu催化剂物理性能表征
3.3.3 PtRu/iMTNCs-C催化剂电化学性能表征
3.4 本章小结
第4章 同步碳包覆与Mo界面功能化对TiO2担载PtRu催化性能影响
4.1 引言
4.2 同步碳包覆制备界面功能化C@MTNTs担载PtRu催化剂
4.2.1 界面功能化C@MTNT载体的合成
4.2.2 C@MTNT载体与PtRu催化剂物理性能表征
4.2.3 PtRu/C@IF-MTNTs催化剂电化学性能表征
4.3 同步包覆与合成界面功能化C@MTNCs担载PtRu催化剂
4.3.1 界面功能化C@MTNCs载体的同步合成
4.3.2 C@MTNCs载体与催化剂物理性能表征
4.3.3 PtRu/C@MTNCs-FI催化剂电化学性能表征
4.4 本章小结
第5章 杂氮碳包覆对Mo界面功能化钛氧化物担载PtRu催化性能影响
5.1 引言
5.2 天然聚合物壳聚糖衍生的NC@MTNWs担载PtRu催化剂
5.2.1 聚合物衍生的界面功能化NC@MTNWs载体合成
5.2.2 NC@MTNWs载体与PtRu催化剂物理性能表征
5.2.3 PtRu/NC@MTNWs-FI催化剂电化学性能表征
5.3 不同氮含量聚合物对PtRu/NC@MTNWs结构与性能影响
5.4 本章小结
第6章 贵金属/功能化钛氧化物界面吸附态的电子结构分析
6.1 引言
6.2 Pt/TiO2吸附态的确定与界面电子结构
6.2.1 Pt/TiO2吸附态的计算建模与参数设定
6.2.2 Pt/TiO2吸附态的几何优化与结构弛豫
6.2.3 Pt/TiO2吸附态的界面电子结构
6.3 Pt/Ti0.75Mo0.25O2顶端吸附态的DFT分析
6.3.1 Pt/Ti0.75Mo0.25O2顶端吸附态的几何优化与结构弛豫
6.3.2 Pt/Ti0.75Mo0.25O2顶端吸附态的界面电子结构
6.4 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历
本文编号：3785982
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