金/钯双金属及TiO 2 纳米晶的可控合成及其电催化性能研究
发布时间：2021-11-18 00:21
在十八世纪,瓦特发明蒸汽机后,人类社会的第一动力就变成了通过燃烧煤炭获得的蒸汽动力。自那以后,化石燃料的广泛使用为人类社会的社会发展和工业制造提供了充足的动力。另外传统的人工固氮方法也需要消耗大量的化石能源,同时排放出大量的温室气体,对环境造成了严重的污染。所以,随着化石燃料的日益短缺、环境污染问题越来越严重,研发清洁高效的能源及新型固氮催化剂的呼声越来越高。燃料电池因其可以绿色地将化学能转换为电能而吸引了广泛的关注,尤其是直接乙醇燃料电池,具有高转换率和高能量密度,是一种有潜力的能源。因而,我们致力于发展燃料电池催化剂和新型人工固氮电催化剂。近些年,贵金属纳米晶引起了广泛的关注,因其具有优异的催化性能,尤其是能源相关的电化学催化性能,是可以解决上述问题的材料之一。另外TiO2纳米片具有二维结构以及较大的表面积,易于调控其组成以便增强其电催化固氮催化性能。本论文就对可控合成金/钯催化剂及氧空穴含量可控的TiO2纳米片进行了研究,以期制备出高催化性能,高稳定性的电催化剂,具体工作内容如下:1、利用钯前驱体在各种不同结构的贵金纳米晶表面进行还原,通过控制还原速率以及表面活性剂的引导作用,以...
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）?ＴＨＨ金＠钯纳米晶的成型示意图；（ｂ）?Ｔ丨丨丨丨金贫钮纳米晶的ＳＥＭ图；（ｃ）??ＴＯＨ型金＠钯纳米晶的成型示意图；（ｄ）?ＴＯＨ型金（Ｓ钯纳米晶的ＳＥＭ图，??模板合成法不仅仅能合成金＠钯纳米晶，此方法也能制备其他的双金属纳米??晶
的金＠钯凹面纳米晶，其生长机制与截六面体形成的机制相似。在反应的前期，??在银离子欠电位沉积的辅助作用下，金先生长成棒状。另外，在整个反应过程的??５?ｍｉｎ内，金棒的形成过程就结束了，而凹面钯壳的形成需要较长的反应时间。??［４８］??Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?［ＡＡ｜／ｐ＼ｆ！Ｊ??？?Ｉ，??齡編：’?’▼?ｕ！?．??Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ?Ｋｉｎｅｔｉｃａｌｌｙ??ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｇｒｏｗｔｈ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｇｒｏｗｔｈ??令???＇??图１．２?Ａｕ－Ｐｄ纳米晶形貌随［ＡＡ］／丨Ｍ］比值变化的示意图??１．３金／钯合金纳米晶形貌的可控合成??１．３．１动力学控制生长法??为了形成合金结构，必须同时还原两种金属前体。与一步法合成金＠销核壳??４??
纳米晶的反应速率相比，金／钯合金的还原速率通常较快。在以ＣＴＡＣ为溶液、??ＡＡ为还原剂的体系中，Ｈａｎ课题组以更快的反应速度制备了?｛］?１０｝晶面的菱形十??二面体（ＲＤ）金／钮合金（图１．３ａ，ｂ）。陶在ＲＤ型高指数晶面｛１１０｝Ａｕ－Ｐｄ纳??米晶的形成中，ＣＴＡＣ起了关键作用。当用其它常用的表活剂如聚乙烯吡咯烷酮??（ＰＶＰ）、ＣＴＡＢ、十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）或四辛溴铵（ＴＯＡＢ）替换ＣＴＡＣ时，??就不能获得ＲＤ金／钯纳米晶。如图１．２所示，随着［ＡＡ］／［Ｍ］比的增大，反应动力??也随之增大，控制ＡＡ的添加量，可制备有２４个高指数晶面｛ｈｈｌ｝的ＴＯＨ金／钯??合金纳米晶。［５Ｑ］近年来，很多人对动力学控制生长法制备金－钯合金纳米晶进行??了系统的研究，一般来说，随着反应速率的增加，通过控制［ＡＡ］／［Ｍ］之比，最终??产物的形貌会发生系统性的变化，从八面体金＠钯核壳结构逐渐变化到八面体金??－钯合金，ＲＤ金－钯合金，ＴＯＨ金／钯合金和ＨＯＨ金／钯合金纳米晶。［５１］??口＿??＿關＿??图１．３?（ａ）八面体金钯合金纳米晶的ＳＥＭ图；（ｂ）八面体金钯合金纳米晶的ＩＩＡＡＤＦ－??ＳＴＥＭ及元素ｍａｐｐｉｎｇ图；（ｃ－ｅ）?ＲＤ，ＴＯＨ，ＨＯＨ型金钯合金纳米晶的ＳＥＭ图。??当［ＡＡ］／［Ｍ］比进一步增大时，金属沉积速率将远快于吸附原子扩散速率，因??此会生成花状或枝晶状金－钯合金纳米晶。基于上述研宄，可以得出结论，那就是??更快的动力学反应速率是形成具有系统形态演化的金－钯合金的重要因素。除生??长动力外，表面活剂选择性吸附所引起的特定晶面的热力学稳定性也会影响最终??产物的形貌和组成，Ｘｉｅ及其同事
本文编号：3501857
【文章来源】：安徽师范大学安徽省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?（ａ）?ＴＨＨ金＠钯纳米晶的成型示意图；（ｂ）?Ｔ丨丨丨丨金贫钮纳米晶的ＳＥＭ图；（ｃ）??ＴＯＨ型金＠钯纳米晶的成型示意图；（ｄ）?ＴＯＨ型金（Ｓ钯纳米晶的ＳＥＭ图，??模板合成法不仅仅能合成金＠钯纳米晶，此方法也能制备其他的双金属纳米??晶
的金＠钯凹面纳米晶，其生长机制与截六面体形成的机制相似。在反应的前期，??在银离子欠电位沉积的辅助作用下，金先生长成棒状。另外，在整个反应过程的??５?ｍｉｎ内，金棒的形成过程就结束了，而凹面钯壳的形成需要较长的反应时间。??［４８］??Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ?［ＡＡ｜／ｐ＼ｆ！Ｊ??？?Ｉ，??齡編：’?’▼?ｕ！?．??Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ?Ｋｉｎｅｔｉｃａｌｌｙ??ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｇｒｏｗｔｈ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ?ｇｒｏｗｔｈ??令???＇??图１．２?Ａｕ－Ｐｄ纳米晶形貌随［ＡＡ］／丨Ｍ］比值变化的示意图??１．３金／钯合金纳米晶形貌的可控合成??１．３．１动力学控制生长法??为了形成合金结构，必须同时还原两种金属前体。与一步法合成金＠销核壳??４??
纳米晶的反应速率相比，金／钯合金的还原速率通常较快。在以ＣＴＡＣ为溶液、??ＡＡ为还原剂的体系中，Ｈａｎ课题组以更快的反应速度制备了?｛］?１０｝晶面的菱形十??二面体（ＲＤ）金／钮合金（图１．３ａ，ｂ）。陶在ＲＤ型高指数晶面｛１１０｝Ａｕ－Ｐｄ纳??米晶的形成中，ＣＴＡＣ起了关键作用。当用其它常用的表活剂如聚乙烯吡咯烷酮??（ＰＶＰ）、ＣＴＡＢ、十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）或四辛溴铵（ＴＯＡＢ）替换ＣＴＡＣ时，??就不能获得ＲＤ金／钯纳米晶。如图１．２所示，随着［ＡＡ］／［Ｍ］比的增大，反应动力??也随之增大，控制ＡＡ的添加量，可制备有２４个高指数晶面｛ｈｈｌ｝的ＴＯＨ金／钯??合金纳米晶。［５Ｑ］近年来，很多人对动力学控制生长法制备金－钯合金纳米晶进行??了系统的研究，一般来说，随着反应速率的增加，通过控制［ＡＡ］／［Ｍ］之比，最终??产物的形貌会发生系统性的变化，从八面体金＠钯核壳结构逐渐变化到八面体金??－钯合金，ＲＤ金－钯合金，ＴＯＨ金／钯合金和ＨＯＨ金／钯合金纳米晶。［５１］??口＿??＿關＿??图１．３?（ａ）八面体金钯合金纳米晶的ＳＥＭ图；（ｂ）八面体金钯合金纳米晶的ＩＩＡＡＤＦ－??ＳＴＥＭ及元素ｍａｐｐｉｎｇ图；（ｃ－ｅ）?ＲＤ，ＴＯＨ，ＨＯＨ型金钯合金纳米晶的ＳＥＭ图。??当［ＡＡ］／［Ｍ］比进一步增大时，金属沉积速率将远快于吸附原子扩散速率，因??此会生成花状或枝晶状金－钯合金纳米晶。基于上述研宄，可以得出结论，那就是??更快的动力学反应速率是形成具有系统形态演化的金－钯合金的重要因素。除生??长动力外，表面活剂选择性吸附所引起的特定晶面的热力学稳定性也会影响最终??产物的形貌和组成，Ｘｉｅ及其同事
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