铂钌纳米晶体的合成、表征与电催化性能研究

发布时间：2023-02-14 20:29

　　随着社会的高速发展,能源紧缺与环境污染已成为不容忽视的两大重要课题。传统石化燃料如煤、石油不仅储量有限、不可再生,而且在使用过程中会产生一些大气污染物,对环境造成危害。燃料电池工作过程不经过燃烧,直接以电化学方式将化学能转化为电能。直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell)是以甲醇为燃料的燃料电池,具有无污染、可再生、能量转化率高、燃料来源丰富且储存和运输方便等优点,成为了未来能源储存和转换装置的理想选择。目前铂基催化剂在直接甲醇燃料电池中应用最为广泛。但铂储量有限、化格昂贵,铂基催化剂在催化甲醇氧化时的反应过电势较高,还易中毒。而铂钌合金催化剂具有较好的催化活性和抗毒化能力,并且降低了贵金属铂的用量。本文以开发高活性和高稳定性的PtRu纳米合金催化剂为目标,设计和制备出了几种PtRu纳米合金,并探究了它们对甲醇氧化的电催化性能。(1)以聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mw=40000)为还原剂,十二烷基硫酸钠和氟化钾为结构导向剂,水作为溶剂,在180℃条件反应24小时,成功制备出了亚2 nm的纯Ru线和组成可调的PtRu合金线网络。在酸性条件下对甲醇的电催化氧化性...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 燃料电池与直接甲醇燃料电池
        1.1.2 直接甲醇燃料电池(DMFC)的工作原理
        1.1.3 单铂纳米催化剂的毒化问题
        1.1.4 铂钌纳米催化剂概述
    1.2 纳米催化剂影响性能的主要因素
        1.2.1 尺寸影响
        1.2.2 形貌影响
        1.2.3 组成影响
        1.2.4 元素分布的影响
    1.3 PtRu纳米催化剂的制备方法
    1.4 本论文的立题依据和主要创新点
        1.4.1 研究目的及意义
        1.4.2 主要创新点
第二章 实验部分
    2.1 主要实验药品及仪器
    2.2 PtRu纳米粒子的制备及分离
    2.3 纳米粒子的表征
        2.3.1 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.2 X射线能谱分析(EDS)
        2.3.3 X射线衍射结构分析(XRD)
        2.3.4 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.5 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)
    2.4 PtRu纳米晶体电催化性能的测试
        2.4.1 循环伏安法
        2.4.2 计时安培法
第三章 亚2nm钌线和组分可控的钌铂线网络的合成及其电催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 亚2nm纯钌线网络和铂钌线网络的制备
    3.3 亚2nm纯钌线网络和铂钌线网络的结构表征
    3.4 亚2nm纯钌线网络和铂钌线网络的电催化性能研究
    3.5 本章小结
第四章 多孔花状Pt₇₂Ru₂₈纳米合金的合成及对甲醇氧化性能的研究
    4.1 引言
    4.2 多孔花状Pt₇₂Ru₂₈合金的制备
    4.3 多孔花状Pt₇₂Ru₂₈合金的结构表征
    4.4 多孔花状Pt₇₂Ru₂₈合金电催化性能研究
    4.5 本章小结
第五章 总结
参考文献
附录
致谢



本文编号：3742968