新型铂基纳米复合材料的可控合成及其催化性能研究

发布时间：2017-11-11 12:05

  本文关键词：新型铂基纳米复合材料的可控合成及其催化性能研究

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【摘要】：纳米材料是指几何尺寸达到纳米级尺度水平,并且具有特殊性能的材料。由于纳米材料的结构特殊,拥有大的比表面积和一系列块体材料不具备的新效应(如小尺寸效应、界面效应和量子隧道效应等等),在电化学、电子学、传感、光学、催化以及信息存储等领域有着广阔的应用前景。发展新型纳米材料,调控纳米材料的结构以提高和改善纳米材料的性能是纳米科学技术研究的重要领域。金属铂(Pt)纳米材料,特别是掺杂了过渡金属的Pt基纳米复合材料,因其催化活性高和稳定性好而被各国学者广泛研究。本研究在实现不同形貌、结构、组分的Pt基纳米材料的可控合成及进一步提高Pt基纳米材料的催化活性和稳定性方面做出了一些新的探索。主要内容如下：1.多孔铂金纳米花／还原氧化石墨烯复合材料的合成及其催化性能研究以氯铂酸和氯金酸为金属前躯体,4-氨基吡啶为结构导向剂和稳定剂,抗坏血酸为还原剂,运用简单温和的溶液法制备出还原氧化石墨烯负载的多孔铂金纳米花,而且反应体系中没有添加任何晶种、模板和表面活性剂。我们发现反应温度和4-氨基吡啶的用量对纳米花结构的形成至关重要。与商业Pt/C(50 wt.%)相比,所制备的纳米复合材料对催化对硝基苯酚的还原表现出了更高的催化活性(Kn=289×10-3mmol s-1 g-1)和稳定性。2.铂镍纳米雪花／还原氧化石墨烯复合材料的合成及其催化性能研究以氯铂酸和氯化镍为金属前躯体,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂和还原剂,乙二胺为表面活性剂和封端剂,利用简单的溶剂热法成功制备了铂镍合金纳米雪花／还原氧化石墨烯复合材料。所制备的纳米复合材料物理性能通过透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等技术进行测试表征。该材料对催化对硝基苯酚还原为对氨基苯酚的反应表现出了较高的催化活性(kn=67×10-3 mmol s-1 g-1)和稳定性。3.一锅法制备多孔花状铂金纳米材料及其电催化性能研究以氯金酸和氯铂酸为金属前躯体,甲氨蝶呤为形貌调控剂和稳定剂,利用抗坏血酸和水合肼共还原法制备出了铂金合金纳米花复合结构。该方法没有添加任何表面活性剂,所制备的纳米复合材料对燃料电池中阳极乙二醇氧化反应(951.43 mA mg-1)和阴极氧气还原反应(44.42 mA mg-1)表现出了比商业Pt黑更高的催化活性和稳定性。4.一锅法制备铂钯钴三金属合金纳米花及其电催化性能研究以乙酰丙酮铂、乙酰丙酮钯和乙酰丙酮钴为金属前躯体,以油胺为溶剂、表面活性剂和还原剂,氯化十六烷基吡啶一水合物为形貌导向剂和辅助表面活性剂,通过简单的一锅溶剂热法合成了铂钯钴合金纳米花。该合金纳米花复合材料具有大的电化学活性面积,对乙二醇电化学氧化展现出了较高的催化活性(2347.50 mA mg-15. 多孔珊瑚状钯银合金纳米材料的制备及其电催化性能研究以三氟乙酸钯和三氟乙酸银为金属前躯体,聚乙烯毗咯烷酮为表面活性剂,乙二醇为溶剂,利用简单的多元醇高温还原法制备出了多孔珊瑚状钯银合金纳米复合材料。该材料具有特殊的多孔纳米珊瑚结构,其电化学活性面积达到了55.85m2g-1,对丙三醇的电化学氧化表现出了较高的催化活性(1603.19 mA mg-1)和稳定性。
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36

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本文编号：1171296