铂及其合金纳米颗粒形貌控制合成

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。

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第一章 前 言

1.1 纳米材料

1.2纳米晶体的生长过程

1.3贵金属纳米材料形貌控制进展

1.4本论文研究设想

第二章 水热法合成Pt纳米绒球

2.1实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 小 结

第三章 微波法控制合成Pt纳米花颗粒

3.1实验部分

3.2结果与讨论

3.3小结

第四章 微波法合成Pt-Cu合金纳米晶

4.1实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 小 结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文