金属基纳米材料的液相可控制备及其电催化应用研究
发布时间：2021-09-06 16:07
随着环境污染与能源过度消耗的问题日益加剧,探索与研发绿色清洁能源和高效的能源转换设备是当今科学技术发展的重点领域之一。燃料电池是将化学能直接转化为电能的能源转化装置,用小分子燃料和氧气作为原料,以水和少量二氧化碳为主要产物,被认为是改善能源结构、寻觅新型清洁能源的重要突破口。小分子物质（包括氢气、醇类等）作为阳极燃料,其氧化程度和效率是评判燃料电池性能优劣的重要指标,其中电催化剂在燃料的氧化中起着至关重要的作用。上世纪九十年代以来,随着纳米技术的迅速发展,纳米电催化剂也受到广泛关注。众多研究表明,金属纳米电催化剂的设计合成可通过合金化、结构控制、表面修饰、晶面控制合成等方法来调控催化剂表面电子结构、几何结构以及晶面结构,以达到提高催化剂活性及稳定性、降低催化剂成本的目的。析氧反应（OER）和乙醇氧化反应（EOR）作为影响燃料电池发展的两个重要反应,其反应的顺利进行需要结合催化剂的设计合成理念制备出性能优异的电催化剂。当前,OER中电催化剂过电位较大以及EOR中电催化剂稳定性差等问题使得电催化剂的设计合成仍存在着诸多挑战。因此,本论文从金属纳米材料的设计合成出发,成功制备出性能优异的OE...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２水热法制备ＰｔＰｄＮＰｓ的示意图
金属基纳米材料的液相可控制备及其电催化应用研究?第一章??性２９。沉淀法的优点是可以实现金属盐分子级别的混合反应，但是其不足之处在??于实验步骤复杂，需要调节溶液的ｐＨ、叫保护以及长时间陈化等过程。??ｍｍ??图１－１沉淀法制备Ｍｎ－ＮｉＣｏ２０４纳米片的形貌图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?Ｍｎ－ＮｉＣｏ：〇４?ｎａｎｏｓｈｅｅｔ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ．??１．２．２水热合成法??＾?Ｚｉ??缀３１料二聊??？?Ｐｔａ＊１?＾?Ｐｌ?ａｔｏｍ??？?Ｐｄａ／?Ｃ／?Ｐｄ?ａｔｏｍ??詹變＿??ｎ－ｎ?ｉｔａｃｋｌｎｉ?—?Ｖｋｎ?ｄ＊ｒ?Ｗａａｌｉ?Ｈｙｄｒｏｊ＊ｎ?ｂｏｎｃｆｃ??＾?ｉｎｃｒ？＊＊?蒙：??二：Ｉ?濯Ｐ??１００＊Ｃ?１８０＊Ｃ?２００＇Ｃ??图１－２水热法制备ＰｔＰｄＮＰｓ的示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＰｔＰｄ?ＮＰｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｍｅｔｈｏｄ．??水热合成法一般是在反应釜内通过高温高压在水溶液等溶剂中合成物质，再??经分离和热处理得到纳米材料。在高温高压的环境下，离子反应和水解反应可以??得到加速和促进，使一些在常温常压下反应速度很慢的热力学反应实现快速反应。??如Ｓｈｉ及其合作者利用水热法制备出了负载在石墨烯上的ＰｔＰｄ合金纳米颗粒（图??３??
第一章?金属基纳米材料的液相可控制备及其电催化应用研宄??１－２），在析氢反应和乙二醇氧化反应中的活性要明显优于商业Ｐｔ／Ｃ的性能。该方??法中通过改变反应体系温度，可以对纳米颗粒的尺寸进行调整３Ｇ。相比于其它纳??米材料制备方法，这种方法操作简单，制备过程容易，但反应时间较长，维持反??应体系高温的环境导致耗能较多。??１．２．３溶胶凝胶法??溶胶凝胶法是指易于水解的金属盐在一定条件下与水发生反应，经过水解与??缩聚过程逐渐凝胶化，再经过干燥等后处理操作得到纳米材料。如Ｈａｙａｔ及其合??作者用溶胶凝胶法制备出了纳米ＺｎＯ?（图１－３）。该方法首先在８（ＴＣ通过长时间??搅拌Ｚｎ（Ｎ０３）２和聚乙烯醇的水溶液来形成胶体，随后在１００°Ｃ干燥２４ｈ，最后??通过热处理制备出纳米ＺｎＯ粉末。通过改变热处理的温度可以对纳米ＺｎＯ粉末??的尺寸进行调控。该纳米ＺｎＯ粉末对废水中苯酚的光催化降解效率要明显优于商??业的ＺｎＯ颗粒３１。溶胶凝胶法由于经过溶液反应步骤，很容易均匀定量地掺入一??些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂，但纳米材料的制备过程耗时过长，实??验步骤繁琐。??漏??圍圖??图１－３溶胶凝胶法制备纳米ＺｎＯ的ＳＥＭ图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１?－３?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｎａｎｏ?ＺｎＯ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ｍｅｔｈｏｄ．??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of novel nanomaterials and their application in efficient removal of radionuclides[J]. Xiangxue Wang,Long Chen,Lin Wang,Qiaohui Fan,Duoqiang Pan,Jiaxing Li,Fangting Chi,Yi Xie,Shujun Yu,Chengliang Xiao,Feng Luo,Jun Wang,Xiaolin Wang,Changlun Chen,Wangsuo Wu,Weiqun Shi,Shuao Wang,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2019(08)
[2]Electrocatalytic performance of Pd–Ni nanowire arrays electrode for methanol electrooxidation in alkaline media[J]. Ming-Li Xu. Rare Metals. 2014(01)
[3]Preparation and characterization of Pt-WO3/C catalysts for direct ethanol fuel cells[J]. WU Fenga,b,LIU Yanhonga,and WU Chuana,b a School of Chemical Engineering and Environment,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China b National Development Center for High Technology Green Materials,Beijing 100081,China. Rare Metals. 2010(03)
本文编号：3387761
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２水热法制备ＰｔＰｄＮＰｓ的示意图
金属基纳米材料的液相可控制备及其电催化应用研究?第一章??性２９。沉淀法的优点是可以实现金属盐分子级别的混合反应，但是其不足之处在??于实验步骤复杂，需要调节溶液的ｐＨ、叫保护以及长时间陈化等过程。??ｍｍ??图１－１沉淀法制备Ｍｎ－ＮｉＣｏ２０４纳米片的形貌图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?Ｍｎ－ＮｉＣｏ：〇４?ｎａｎｏｓｈｅｅｔ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ．??１．２．２水热合成法??＾?Ｚｉ??缀３１料二聊??？?Ｐｔａ＊１?＾?Ｐｌ?ａｔｏｍ??？?Ｐｄａ／?Ｃ／?Ｐｄ?ａｔｏｍ??詹變＿??ｎ－ｎ?ｉｔａｃｋｌｎｉ?—?Ｖｋｎ?ｄ＊ｒ?Ｗａａｌｉ?Ｈｙｄｒｏｊ＊ｎ?ｂｏｎｃｆｃ??＾?ｉｎｃｒ？＊＊?蒙：??二：Ｉ?濯Ｐ??１００＊Ｃ?１８０＊Ｃ?２００＇Ｃ??图１－２水热法制备ＰｔＰｄＮＰｓ的示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ＰｔＰｄ?ＮＰｓ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ?ｍｅｔｈｏｄ．??水热合成法一般是在反应釜内通过高温高压在水溶液等溶剂中合成物质，再??经分离和热处理得到纳米材料。在高温高压的环境下，离子反应和水解反应可以??得到加速和促进，使一些在常温常压下反应速度很慢的热力学反应实现快速反应。??如Ｓｈｉ及其合作者利用水热法制备出了负载在石墨烯上的ＰｔＰｄ合金纳米颗粒（图??３??
第一章?金属基纳米材料的液相可控制备及其电催化应用研宄??１－２），在析氢反应和乙二醇氧化反应中的活性要明显优于商业Ｐｔ／Ｃ的性能。该方??法中通过改变反应体系温度，可以对纳米颗粒的尺寸进行调整３Ｇ。相比于其它纳??米材料制备方法，这种方法操作简单，制备过程容易，但反应时间较长，维持反??应体系高温的环境导致耗能较多。??１．２．３溶胶凝胶法??溶胶凝胶法是指易于水解的金属盐在一定条件下与水发生反应，经过水解与??缩聚过程逐渐凝胶化，再经过干燥等后处理操作得到纳米材料。如Ｈａｙａｔ及其合??作者用溶胶凝胶法制备出了纳米ＺｎＯ?（图１－３）。该方法首先在８（ＴＣ通过长时间??搅拌Ｚｎ（Ｎ０３）２和聚乙烯醇的水溶液来形成胶体，随后在１００°Ｃ干燥２４ｈ，最后??通过热处理制备出纳米ＺｎＯ粉末。通过改变热处理的温度可以对纳米ＺｎＯ粉末??的尺寸进行调控。该纳米ＺｎＯ粉末对废水中苯酚的光催化降解效率要明显优于商??业的ＺｎＯ颗粒３１。溶胶凝胶法由于经过溶液反应步骤，很容易均匀定量地掺入一??些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂，但纳米材料的制备过程耗时过长，实??验步骤繁琐。??漏??圍圖??图１－３溶胶凝胶法制备纳米ＺｎＯ的ＳＥＭ图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１?－３?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｎａｎｏ?ＺｎＯ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ｍｅｔｈｏｄ．??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis of novel nanomaterials and their application in efficient removal of radionuclides[J]. Xiangxue Wang,Long Chen,Lin Wang,Qiaohui Fan,Duoqiang Pan,Jiaxing Li,Fangting Chi,Yi Xie,Shujun Yu,Chengliang Xiao,Feng Luo,Jun Wang,Xiaolin Wang,Changlun Chen,Wangsuo Wu,Weiqun Shi,Shuao Wang,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2019(08)
[2]Electrocatalytic performance of Pd–Ni nanowire arrays electrode for methanol electrooxidation in alkaline media[J]. Ming-Li Xu. Rare Metals. 2014(01)
[3]Preparation and characterization of Pt-WO3/C catalysts for direct ethanol fuel cells[J]. WU Fenga,b,LIU Yanhonga,and WU Chuana,b a School of Chemical Engineering and Environment,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China b National Development Center for High Technology Green Materials,Beijing 100081,China. Rare Metals. 2010(03)
本文编号：3387761
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