负载临界铂含量的纳米电催化剂在稀酸中的析氢性能与机理研究

发布时间：2021-01-16 04:10

　　能源危机是现在社会发展需要面临的重要问题,研究开发可替代化石燃料的新型清洁能源势在必行。氢能就是一种可再生的清洁能源。电催化分解水是一种重要的制氢技术。Pt和Pt基催化剂对于分解水制氢具有极高的催化活性。制备含有少量Pt的高效催化剂对于分解水制氢具有重要意义。本学位论文分别用不同的方法制备了几种负载有临界Pt含量的AuPt合金纳米材料,对制得的纳米材料进行了电催化析氢性能测试,以甲酸为探针分子,证明催化剂中的Pt以高分散状态存在。并根据电催化析氢活性,结合理论计算结果,提出了具有临界Pt含量的纳米AuPt合金电极表面上析氢反应的新机理。主要内容如下:1.以本课题组制得的纳米多孔金膜（NPGF）电极为工作电极,采用原位电化学循环伏安法,在NPGF膜表面合金化修饰少量高分散的Pt原子,得到NPGF-t-Pt电极。此方法主要是利用Pt对电极在硫酸溶液中,通过阳极极化作用会出现微量氧化和溶解,经循环伏安扫描可以将阳极溶解的微量Pt原子合金化修饰到工作电极上,进而得到NPGF-t-Pt电极。通过改变循环伏安圈数可以控制NPGF电极上修饰Pt原子的量。当NPGF-t-Pt中Pt的含量达到5 at.... 

【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

酸性溶液中电极表面的析氢机理[7]

性：一种方法是检测催化剂在一定电势下电流随时间的般保证电流密度在 10 mA cm 2左右波动。另一种方检测催化剂的循环析氢稳定性，循环圈数一般不低于效率描述了电化学体系中电子使用效率。对于电化学化学析氢反应的电子在消耗的电子总量中所占的比例到的氢气量除以理论得到的氢气量来进行计算。率（Turnover frequency TOF）为单位时间内、单位催转化为目标产物的数量，反应了每个催化活性位点上多固体（非均相）催化剂来说，要获得准确的转化频催化剂上除了易检测到的表面活性位点外还有许多检点。电催化氧化

这是因为表面的 Pt 和 Ag 原子之间存在协同效应。Lu、Mu 和 Sun 等[52]在油胺和油酸存在的条件下，通过共还原法制得了 NiAu 合金纳米粒子，然后在硫酸溶液中经 CV 扫描将其转化为 NiAu/Au 核壳结构。此催化剂具有接近于 Pt的催化析氢活性，而且具有较好的稳定性。Zhang 和 Ma 等[53]在油胺和三辛基膦存在的条件下，通过共还原法制得 PdCu 合金纳米立方。通过电化学作用将PdCu 纳米立方修饰到玻碳（GC）电极表面后将其转化为 PdCu@Pd 核壳结构。这种核壳结构具有类似于 Pt 的催化析氢活性和更好的析氢稳定性。Cheng、Stambula 和 Wang 等[54]使用原子层沉积技术制得了负载在氮掺杂石墨烯上的单原子 Pt 和 Pt 团簇。单原子 Pt 的析氢催化活性是商业 Pt/C 的 37 倍，而且具有较高的析氢稳定性。Sort 和 Pellicer 等[55]采用胶束辅助法在具有不同活性的金属基底上电沉积多孔 Fe-Pt 薄膜。在 Au 基底上沉积的 Fe-Pt 薄膜在碱性溶液中具有优异的析氢活性和稳定性。


本文编号：2980133