Pd基催化材料的合成制备及电催化性能的研究

发布时间：2020-05-25 12:09

【摘要】：Pd基催化剂由于对醇类有机小分子具有良好的催化性能,近年来引起人们广泛的关注。通过对Pd基催化材料进行形貌结构设计及掺杂引入其他元素,可以在材料催化性能提升的同时,还能有效地降低成本,有望成为在醇类燃料电池领域替代Pt基催化剂的材料。本文第一部分通过CO小分子对Pd的限域作用,在Pd特定晶面发生吸附生成片状Pd基材料,并通过引入H2创新性合成PdNiHx、PdCoHx金属氢化物。实验以Pd(acac)2、Ni(acac)2或Co(acac)2为原料,在一定压力H2气氛下,于油胺中制备合成多元金属花状纳米片。油胺在该反应体系中作为溶剂和表面活性剂;H2作为体系的还原剂并提供H源;Mo(CO)6提供CO源的同时,分解产生的Mo还与其他过渡金属元素共同作用实现对Pd基材料地氢化。实验表明Mo对氢化物的形成有决定性的作用。乙醇氧化性能测试表明Pd2CoHx在1M KOH+1M CH3CH2OH中质量活性达到8.0 A/mg,是商业Pt/C的7.3倍;If/Ib=5.2,抗毒化能力是商业Pt/C的3倍。表明该材料对乙醇分子有非常出色的催化活性及抗毒化能力。第二部分在油胺体系内,通过向Pd中掺杂Cu、Mo过渡金属,合成出PdCuMo多枝状纳米花。XRD表明该体系内其他反应条件不变通过改变Pd/Cu比,材料形貌及物相结构会发生较大变化。随着铜源量的提升将使材料由合金结构向异质结构转变,继续提升铜源引入量异质结构又会发生部分合金化生成类异质结构纳米材料。这种结构的变化对催化材料的反应活性有较明显的影响。我们将材料应用于乙醇氧化反应,发现Pd1Cu1Mo材料由于独特的结构优势以及元素配比展现了最高的催化性能,达到8.5 A/mg,是商业Pt/C的7.7倍,表现出对乙醇氧化反应优异的催化性能;并且If/Ib=9,是商业Pt/C的5.3倍,展示了该材料非常优秀的抗毒化能力。
【图文】：

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【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TM911.4

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