铂基三元金属催化剂的制备及其醇氧化性能的研究
发布时间：2021-10-30 20:12
直接醇类燃料电池（DAFCs）凭借其独特的优势而成为最有发展前途的便携式电源之一,其优势包括高能量密度,燃料选择的多样性,较低的工作温度和低污染物排放。阳极铂（Pt）基贵金属催化剂,由于其优异的电催化性能,已被广泛研究并应用于DAFCs阳极的甲醇氧化反应（MOR）和乙醇氧化反应（EOR）。然而,Pt属于稀有贵金属,地球上储量稀少,价格昂贵,因此减少电催化剂中Pt用量的同时提升催化活性是降低DAFCs成本的关键。随着纳米材料制备技术的迅猛发展,可以通过灵活改变元素的组成和精确控制纳米结构的形成,进而构造具有合理设计的高效多组分Pt基贵金属纳米催化剂。本论文通过Pt与亲氧金属铜（Cu）、银（Ag）合金化,并引入金属铑（Rh）形成PtRh-M（M=Cu,Ag）三元金属催化剂,利用还原剂和封装剂对纳米材料的成分组成和形貌生长进行了调控,并研究了其对醇类氧化的催化活性,具体的研究内容如下:（1）通过一锅溶剂热法合成了Rh增强的生长纳米枝晶的PtCuRh菱形体十二面体（RDD）,通过对其进行醋酸蚀刻得到开放通透的生长纳米枝晶的PtCuRh菱形十二面体纳米框架（RDND）。实验发现,通过改变反应温度...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直接醇类燃料电池的工作示意图
广西大学硕士学位论文铂基三元金属催化剂的制备及其醇氧化性能的研究10一维贵金属纳米材料因其广阔的应用领域而受到研究人员的广泛关注。控制一维纳米材料生长的关键就是打破晶体各向同性生长模式，利用封装剂将纳米材料的生长方向限制在一个方向。Huang[37]等人报道了一种具有高指数晶面、富Pt表面和有序金属间结构的分级一维PtCo纳米线（图1-4）。这些结构特征符合促进电催化活性的有利条件，使氧还原和醇氧化反应具有前所未有的性能。通过EDS表征发现合成的PtCo纳米线是属于合金型纳米结构，Pt和Co均匀分散在整个一维纳米线中。另外密度泛函理论模拟（DFT）表明，在富铂高指数晶面上的三重中空活性位点为氧还原反应活性的增强提供了一个额外的因素。同时通过电化学测试发现，PtCo纳米线在不仅在电化学条件下是稳定的，在热环境下也图1-3五种典型的双金属纳米晶（NCs），根据其组成元素的空间分布进行了分类（A：合金，B：金属间化合物，C：异质结构，D：核-壳型,E：成分分离的纳米晶）的示意图。橙色和绿色代表两种不同的元素。[36]Fig.1-3Schematicillustrationshowingthefivetypicalbimetallicnanocrystals(NCs)classifiedaccordingtothespatialdistributionoftheirconstituentelements(A:alloys,B:intermetalliccompounds,C:heterostructures,D:core–shellNCs,andE:composition-segregatedNCs).Theorangecolorandgreencolorrepresenttwodifferentelements.[36]
广西大学硕士学位论文铂基三元金属催化剂的制备及其醇氧化性能的研究11是稳定的。这项工作为大规模制备多功能纳米催化剂打下了坚实的基矗超薄二维贵金属纳米材料的制备仍然是一个巨大的挑战。尽管可以通过自上而下的剥离具有层状结构的材料来制备超薄纳米片，但是贵金属纳米片的合成特别困难，因为贵金属通常具有面心立方结构，贵金属的三维紧密堆积结构使其很难形成只有几个原子厚度的金属纳米薄片。Chen[38]和其团队研究了用二胺辅助图1-4层次结构Pt-Co纳米线的形貌和结构表征。具有代表性的（a）STEM图像，（b）TEM图像，（c）TEM-EDS，（d）PXRD图谱，（e）STEM-ADF图像和EDS元素映射的分级Pt3CoNWs。a中插图的是一个放大的STEM图像。电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）显示，其成分为Pt/Co=74.8/25.2。[37]Fig.1-4MorphologyandstructurecharacterizationofhierarchicalPt-Conanowires.Representative(a)STEMimage,(b)TEMimage,(c)TEM-EDS,(d)PXRDpatternand
本文编号：3467355
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
直接醇类燃料电池的工作示意图
广西大学硕士学位论文铂基三元金属催化剂的制备及其醇氧化性能的研究10一维贵金属纳米材料因其广阔的应用领域而受到研究人员的广泛关注。控制一维纳米材料生长的关键就是打破晶体各向同性生长模式，利用封装剂将纳米材料的生长方向限制在一个方向。Huang[37]等人报道了一种具有高指数晶面、富Pt表面和有序金属间结构的分级一维PtCo纳米线（图1-4）。这些结构特征符合促进电催化活性的有利条件，使氧还原和醇氧化反应具有前所未有的性能。通过EDS表征发现合成的PtCo纳米线是属于合金型纳米结构，Pt和Co均匀分散在整个一维纳米线中。另外密度泛函理论模拟（DFT）表明，在富铂高指数晶面上的三重中空活性位点为氧还原反应活性的增强提供了一个额外的因素。同时通过电化学测试发现，PtCo纳米线在不仅在电化学条件下是稳定的，在热环境下也图1-3五种典型的双金属纳米晶（NCs），根据其组成元素的空间分布进行了分类（A：合金，B：金属间化合物，C：异质结构，D：核-壳型,E：成分分离的纳米晶）的示意图。橙色和绿色代表两种不同的元素。[36]Fig.1-3Schematicillustrationshowingthefivetypicalbimetallicnanocrystals(NCs)classifiedaccordingtothespatialdistributionoftheirconstituentelements(A:alloys,B:intermetalliccompounds,C:heterostructures,D:core–shellNCs,andE:composition-segregatedNCs).Theorangecolorandgreencolorrepresenttwodifferentelements.[36]
广西大学硕士学位论文铂基三元金属催化剂的制备及其醇氧化性能的研究11是稳定的。这项工作为大规模制备多功能纳米催化剂打下了坚实的基矗超薄二维贵金属纳米材料的制备仍然是一个巨大的挑战。尽管可以通过自上而下的剥离具有层状结构的材料来制备超薄纳米片，但是贵金属纳米片的合成特别困难，因为贵金属通常具有面心立方结构，贵金属的三维紧密堆积结构使其很难形成只有几个原子厚度的金属纳米薄片。Chen[38]和其团队研究了用二胺辅助图1-4层次结构Pt-Co纳米线的形貌和结构表征。具有代表性的（a）STEM图像，（b）TEM图像，（c）TEM-EDS，（d）PXRD图谱，（e）STEM-ADF图像和EDS元素映射的分级Pt3CoNWs。a中插图的是一个放大的STEM图像。电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）显示，其成分为Pt/Co=74.8/25.2。[37]Fig.1-4MorphologyandstructurecharacterizationofhierarchicalPt-Conanowires.Representative(a)STEMimage,(b)TEMimage,(c)TEM-EDS,(d)PXRDpatternand
本文编号：3467355
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