纳米阵列载体负载超细铂催化剂析氢性能研究

发布时间：2024-03-10 21:47

　　贵金属Pt作为电解水制氢过程中最有效的析氢催化剂,其高昂的成本和资源匮乏的特性极大地限制了它在工业上的大规模应用。因此,研究者根据催化反应是表相反应的特点通过减少Pt颗粒的尺寸提高其利用率和析氢性能,经研究发现,催化剂的催化性能随着金属颗粒尺寸减小而增加的同时,金属的表面自由能也会显著增加,它会促进金属颗粒的聚集从而影响催化性能。根据文献报道及事实证明,利用与金属Pt具有强烈协同作用的材料为载体制备负载型催化剂可有效地抑制金属Pt的聚集。本文从提高Pt基催化剂的稳定性和利用率的角度出发,以氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)为金属Pt的前驱体材料,利用简单易操作的浸渍还原法结合纳米阵列结构体系制备了负载型纳米阵列体系的Pt催化剂结构,并将其作为析氢催化剂研究其催化性能。主要包括以下两个方面的工作:(1)我们利用多孔TiN NAs和金属Pt的协同作用,在TiN NAs结构的表面成功地负载了准原子级别的Pt催化剂(Pt-TiN NAs)。通过SEM结果我们发现可通过改变H₂PtCl₆...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氢气的主要制备方法
        1.2.1 化石燃料制氢
        1.2.2 太阳能制氢
        1.2.3 生物质制氢
        1.2.4 电解水制氢
    1.3 电解水制氢
        1.3.1 电解水制氢基本原理
        1.3.2 电解水制氢的性能评价参数
        1.3.3 电解水制氢的反应机理
    1.4 析氢催化剂的研究状况
        1.4.1 贵金属催化剂
        1.4.2 过渡金属催化剂
        1.4.3 非金属催化剂
    1.5 本课题的研究意义及内容
第二章 实验方法
    2.1 实验试剂及材料
    2.2 实验仪器
    2.3 催化剂材料的表征
        2.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.4 X射线衍射谱(XRD)
        2.3.5 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)
第三章 TIN纳米阵列负载准原子级别PT结构的制备及其析氢研究
    3.1 引言
    3.2 实验材料的合成
        3.2.1 生长在碳布(CC)上的TiN NAs的合成
        3.2.2 准原子级别的Pt-TiN NAs的合成
        3.2.3 对比催化剂样品的合成
        3.2.4 电化学测试方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂材料合成的示意图
        3.3.2 形貌和结构的分析
        3.3.3 合适的H₂PtCl₆·6H₂O剂量的确定
        3.3.4 Pt-TiN NAs样品的HER性能
    3.4 本章小结
第四章 碳纳米管阵列包覆超细铂催化剂及其析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验材料的合成
        4.2.1 生长在CC衬底上的ZnO NAs的合成
        4.2.2 Pt-CNT As结构的合成
        4.2.3 对比催化剂样品的合成
        4.2.4 电化学测试方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 催化剂材料合成的示意图
        4.3.2 形貌和结构的分析
        4.3.3 Pt-CNT As样品的HER性能
    4.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录



本文编号：3925367