铂钯纳米结构催化剂的制备及其氧还原性能研究

发布时间：2023-05-13 13:10

　　燃料电池是一种清洁高效的新型能量转换系统,通过将燃料中的化学能直接转化成电能,不存在卡诺循环,因而具有转换效率高的特点。并且由于燃料与氧气之间的反应没有气体污染物的排放,具有环境友好的特点。在如今环境污染和能源枯竭问题日益严峻的情况下,发展高效燃料电池具有一举两得的作用,因此燃料电池近年来发展十分迅速。特别是质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是最有希望成为以后汽车的主要动力来源,因而对PEMFC的研究也越来越广泛和深入。但是,由于阴极氧还原反应较高的过电势以及复杂的动力学条件,大大阻碍了 PEMFC的发展。此外单金属铂催化剂依然具有成本高,稳定性差等问题。Pt和Pd都具有高的催化活性,在燃料电池等研究领域发挥着举足轻重的作用。特殊形貌的贵金属纳米合金催化剂,通过调控材料的表面结构和电子结构,从而改善电催化性能。本论文通过使用简便的一步合成法,高效低成本地合成不同形貌的Pt-Pd纳米结构催化剂,并研究了他们作为阴极氧还原催化剂材料的物化性能。具体内容和结论如下所述:(1)一步法合成Pt-Pd纳米枝晶催化剂及其氧还原性能研究在这个工作中,我们报道了一种采用碘离子和聚乙烯吡咯烷酮(PVP...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 质子交换膜燃料电池概述
    1.3 贵金属纳米催化剂
        1.3.1 贵金属纳米催化剂的催化机制
        1.3.2 贵金属催化剂的性能影响因素
    1.4 铂-钯双金属纳米材料的合成及其催化应用
        1.4.1 铂-钯双金属纳米催化剂的合成方法
        1.4.2 铂-钯双金属纳米催化剂的催化应用
    1.5 本论文的选题依据和研究内容
    1.6 本论文的创新点
第二章 实验试剂和研究方法
    2.1 实验材料与实验试剂
    2.2 实验仪器与设备
    2.3 物理表征方法
        2.3.1 透射电子显微镜(TEM)分析
        2.3.2 粉末X射线衍射(XRD)
        2.3.3 X-射线光电子能谱(XPS)
        2.3.4 ICP-MS
    2.4 电化学表征方法
        2.4.1 电极及表面处理
        2.4.2 催化剂薄膜制备
        2.4.3 氧还原反应性能测试(CV,LSV,ADT)
第三章 一步法合成铂钯纳米枝晶催化剂及其氧还原性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Pt-Pd双金属纳米枝晶的制备
        3.2.2 碳载催化剂的制备
        3.2.3 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 TEM表征与分析
        3.3.2 XRD和XPS表征与分析
        3.3.3 纳米枝晶形成机理研究
        3.3.4 氧还原催化性能研究
    3.4 本章小结
第四章 简便合成铂钯不对称凹面纳米立方体催化剂及其氧还原性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Pt-Pd双金属纳米结构的合成
        4.2.2 碳载催化剂的制备
        4.2.3 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 TEM表征与分析
        4.3.2 XRD和XPS表征与分析
        4.3.3 不对称凹面纳米立方体形成机理研究
        4.3.4 氧还原催化性能研究
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间参与的科研项目
攻读硕士期间发表的论文



本文编号：3815885