一锅湿化学法可控合成铂银纳米复合材料及其电催化性能研究

发布时间：2021-07-03 16:06

　　近年来,燃料电池由于具有高的能量密度、高的能量转换效率和低的污染排放等优势,引起了许多研究者的关注。目前,贵金属铂（Pt）是燃料电池中最成熟有效的催化剂,且Pt基双金属催化剂比单金属Pt表现出更加优越的电催化性能。金属银（Ag）具有较强的导电性、抗毒性和稳定性,以及优良的电子传递能力。因此,为提高Pt基催化剂的催化性和降低催化剂中Pt的使用量与利用率,本论文在可控合成PtAg双金属纳米复合材料以及电催化性能研究方面做出了一些新的探索。本论文发展优化了一些新的材料生长调控剂和稳定剂（L-羟基脯氨酸、二羟丙茶碱、1,4-双（吡啶）亚丁基二溴化盐）,采用一锅湿化学共还原法,合成出三种形貌的PtAg纳米复合材料,表征了它们的形貌特征和结构组成,并详细探究了三种材料的生长机制。此外,通过一系列电化学测试技术对材料的电催化性能和稳定性进行了探究。结果表明所得PtAg纳米复合材料比商业Pt/C、Pt黑和单金属Pt催化剂具有更好的催化活性和稳定性。具体内容如下:（1）多枝状铂银合金纳米晶的合成及其对氧还原反应和乙二醇氧化反应的电催化性能研究以L-羟基脯氨酸作为形貌导向剂和稳定剂,无需任何模板和晶种,采... 

【文章来源】：浙江师范大学浙江省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１酸性直接醇类燃料电池的工作原理示意图??醇类中甲醇和乙醇是最常用的燃料

Ｍａｔｓｕｏｋａ等人提出了乙二醇在碱性介质中的电化学氧化（ＥＧＯＲ）反应机制，??他们证实了乙二醇能够通过非中毒途径被氧化成草酸盐（ｃｏｃｒ－ｃｏｃｒ），通过??中毒途径被氧化成甲酸盐（ＨＣＯＣＴ）。如图１．３所示，甲酸盐的进一步氧化会产??生Ｃ０中间物种，而草酸盐在碱性溶液中则比较稳定，不会被进一步氧化，所以，??与甲醇和乙醇相比，乙二醇在Ｐｔ？催化剂上的中毒效应较弱。??丙三醇又称甘油，是生物柴油生产时的副产物。近年来，ＤＡＦＣｓ为这种废??弃产物的二次利用提供了可能性，成为ＤＡＦＣｓ的燃料。与其他电氧化醇相比，??在丙三醇电氧化过程中，催化剂不仅可以防止中间产物（ＣＯａｄｓ）中毒现象，而??且还能轻松断开丙三醇氧化反应（ＧＯＲ）过程中的Ｃ－Ｃ和Ｃ－Ｈ键［８］。由此可见，??发展高效清洁的直接丙三醇燃料电池是必要的。但目前为止丙三醇氧化过程中间??产物较为复杂，机理还需进一步探宄（图１．４）阴。??其它具有高能量密度的醇类以及低毒性的多羟基醇在燃料电池中也有广泛??的应用

?￣Ｈ?。??图１．３乙二醇在碱性介质中的催化氧化机制图??１．１．２氧气的催化还原及催化剂??ＤＡＦＣｓ中阴极的氧还原反应（ＯＲＲ）是电池中的重要组成部分，最早让人??们认可的ＯＲＲ反应机制是由Ｄａｍｊａｎｏｖｉｃ等人提出的，他们表明，氧气的还原反??应是沿着两条平行的反应路径进行的，其中一条是二电子转移路径，〇２首先在??较低电位下被还原为中间产物Ｈ２０２，之后再被还原成Ｈ２０。另一条是四电子转??移路径，〇２被直接还原成Ｈ２０。该反应在酸性介质中的化学方程式如下％??〇２?＋?４Ｈ＋?＋?４ｅ－?—?Ｈ２Ｃｈ?＋?２Ｈ＋?＋?２ｅ＿?—?２Ｈ２０?（二电子路径）??０２?＋?４Ｈ＋?＋?４ｅ＿?—?２Ｈ２０?（四电子路径）??二电子还原途径会导致氧还原反应效率的降低，而且产生的Ｈ２〇２会吸附在??催化剂表面，使催化剂中毒失活，从而降低催化剂的催化活性［２］。不管氧还原遵??循的是二电子途径还是直接四电子途径


本文编号：3262907