铂及其合金纳米颗粒形貌控制合成

发布时间：2017-09-22 10:34

  本文关键词：铂及其合金纳米颗粒形貌控制合成

  更多相关文章： 铂 合金 形貌 水热法 微波 三缩四乙二醇 聚乙烯吡咯烷酮 凹立方块 Pt-Cu合金纳米晶 电催化氧化

【摘要】：研究贵金属纳米催化剂的结构和性能的关系,对设计和指导合成贵金属纳米材料具有十分重要的意义。贵金属纳米材料因其在催化、光学、磁学、光学传感和生物标记等领域的广泛应用而倍受关注。由于Pt族金属及其合金的纳米材料被广泛用作催化剂,因此,为提高其催化性能,人们试图制备具有高表面能的单分散Pt及其合金纳米颗粒,并对其形貌、尺寸和结构进行调控。迄今为止,人们合成了一系列具有特殊形貌的Pt及其合金纳米材料,如Pt凹立方体、Pt纳米线、Pt-Pd合金超立方体、Pt-Au八枝状和八面体纳米晶、Pt-Ru合金立方框等。本文通过水热法和微波法探索了Pt及其合金纳米颗粒的制备方法,并对合成的纳米颗粒的电化学性能进行了初步探索。利用水热法,以K2PtCl6为前驱体,水为溶剂,抗坏血酸(AA)为还原剂,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为稳定剂,制备得到Pt纳米绒球颗粒,并用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-vis)、粉末X-射线衍射(XRD)及X-射线光电子能谱(XPS)等对产物进行了表征。结果表明Br-对Pt纳米绒球颗粒的制备起着十分重要的作用,Br-会和Pt4+配位形成新的配合物,降低还原速率。与商业Pt黑相比,Pt纳米绒球颗粒在酸性环境中催化甲醇的电氧化性能显著增强。利用微波法,以六水合氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)为前驱体,以三缩四乙二醇(TEG)为还原剂和溶剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,在适量十八胺和KI存在下,制备得到Pt纳米花片。用TEM、XRD及XPS等对产物进行了表征。实验表明I-对Pt纳米花的形成起到重要作用。与商业Pt黑相比,合成的Pt纳米花在酸性环境下对甲醇的电催化性能显著增强。利用微波法,氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)和氯化铜(CuCl2·2H2O)为前驱体,TEG为溶剂和还原剂,PVP为保护剂,在适量KI存在下,微波加热反应得到Pt-Cu合金纳米凹立方块。用TEM、SEM、XRD、高角环形暗场扫描投射电子显微镜(HAADF-STEM)及XPS等对Pt-Cu合金纳米颗粒进行了表征。实验表明,I-离子对Pt-Cu合金纳米凹立方块的形成至关重要。电催化甲酸及甲醇氧化实验表明,Pt-Cu合金纳米凹立方块催化活性均高于商业Pt黑。
【关键词】：铂 合金 形貌 水热法 微波 三缩四乙二醇 聚乙烯吡咯烷酮 凹立方块 Pt-Cu合金纳米晶 电催化氧化
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-25
• 1.1 纳米材料10
• 1.2 纳米晶体的生长过程10-11
• 1.3 贵金属纳米材料形貌控制进展11-23
• 1.3.1 Pt11-16
• 1.3.2 Alloy16-23
• 1.4 本论文研究设想23-25
• 第二章 水热法合成Pt纳米绒球25-35
• 2.1 实验部分25-27
• 2.1.1 实验试剂及仪器25-26
• 2.1.2 实验方法26-27
• 2.2 结果与讨论27-34
• 2.2.1 反应过程的 UV-vis 吸收光谱27-28
• 2.2.2 铂纳米颗粒的TEM表征28
• 2.2.3 铂纳米颗粒的XRD表征28-29
• 2.2.4 Pt纳米绒球XPS表征29
• 2.2.5 K2PtCl6用量对铂纳米颗粒形貌的影响29-30
• 2.2.6 CTAB的影响30-31
• 2.2.7 AA 对反应结果的影响31-32
• 2.2.8 卤素离子对反应结果的影响32
• 2.2.9 温度对反应结果的影响32-33
• 2.2.10 绒球状Pt纳米颗粒电化学试验33-34
• 2.3 小结34-35
• 第三章 微波法控制合成 Pt 纳米花颗粒35-44
• 3.1 实验部分35-37
• 3.1.1 实验试剂与仪器35-36
• 3.1.2 实验方法36-37
• 3.2 结果与讨论37-43
• 3.2.1 Pt纳米花TEM表征37
• 3.2.2 Pt纳米花颗粒XRD表征37-38
• 3.2.3 Pt纳米花的XPS表征38-39
• 3.2.4 反应时间对Pt纳米颗粒形貌的影响39
• 3.2.5 PVP用量对Pt纳米颗粒形貌的影响39-40
• 3.2.6 KI用量及其他卤素离子对Pt纳米颗粒形貌的影响40-42
• 3.2.7 反应机理42
• 3.2.8 花片状Pt纳米颗粒电化学试验42-43
• 3.3 小结43-44
• 第四章 微波法合成Pt-Cu合金纳米晶44-56
• 4.1 实验部分44-46
• 4.1.1 试剂及仪器44-45
• 4.1.2 实验方法45-46
• 4.2 结果与讨论46-54
• 4.2.1 Pt-Cu合金凹立方块的表征46-47
• 4.2.2 Pt-Cu合金凹立方体纳米晶的EDX分析47-48
• 4.2.3 Pt-Cu合金凹立方体纳米晶的XPS表征48
• 4.2.4 Pt-Cu合金凹立方体纳米颗粒的HAADF-STEM表征48-49
• 4.2.5 反应时间对Pt-Cu合金纳米晶形貌的影响49-51
• 4.2.6 KI量对Pt-Cu合金凹立方体纳米颗粒形貌的影响51-52
• 4.2.7 其他卤素对Pt-Cu合金凹立方体纳米晶的影响52-53
• 4.2.8 PVP对Pt-Cu合金凹立方体纳米晶的影响53
• 4.2.9 Pt-Cu合金凹立方体纳米晶催化甲醇电氧化试验53-54
• 4.3 小结54-56
• 结论56-57
• 参考文献57-66
• 致谢66-67
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文67

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本文编号：900333