高催化活性金属纳米粒子制备及其性能研究

摘要

燃料电池是一种将化学能高效转化为电能的电化学装置，是解决当前能源危机的一种有效途径，受到广大科研人员的密切关注。电催化剂是决定燃料电池性能的关键因素之一。目前燃料电池中广泛使用的电催化剂的主要成分为贵金属铂纳米材料，这主要归咎于其优异的催化性能。但是铂的存储量少，价格昂贵，在实际催化过程中容易发生CO中毒，因此铂纳米催化剂催化性能的提高具有重要意义。本论文主要致力于制备高催化活性的铂纳米催化剂，并对它们的电催化性能进行研究。具体研究内容如下：
　　1、超支化铂纳米晶的制备及其电化学性能研究
　　我们通过简易的液相化学还原法制备了超支化铂纳米晶催化剂：在室温环境下，以氯铂酸作为铂的前驱体，水和聚乙烯吡咯烷酮分别作为溶剂和表面活性剂，以抗坏血酸为还原剂。透射电子显微镜(TEM)的表征结果显示铂纳米晶呈现分散性良好的超支化结构。该催化剂在甲醇的电化学氧化反应中表现出良好的催化活性，其面积比活性是商业Pt/C催化剂的1.6倍。
　　2、八面体铂纳米簇的制备及其电化学性能研究
　　我们通过简易的一步水热法制备了八面体铂纳米簇催化剂：在高温高压实验条件下，以水为溶剂，氯铂酸为铂的前驱体，葡萄糖为还原剂，十六烷基三甲基溴化铵为结构诱导剂。透射电子显微镜(TEM)和场发射扫描电镜(FESEM)的表征结果显示铂纳米晶呈现分散性良好的八面体纳米簇结构。该催化剂在甲醇的电化学氧化反应中表现出良好的催化活性，其质量比活性是商业Pt/C催化剂的1.86倍。
　　3、一步法制备三维枝状铂纳米晶体
　　我们通过简易的一步水热法制备了三维枝状铂纳米晶体催化剂：在高温高压实验条件下，以水为溶剂，氯铂酸为铂的前驱体，果糖为还原剂。透射电子显微镜(TEM)的表征结果显示铂纳米晶呈现分散性良好的三维枝状结构。该催化剂在甲醇的电化学氧化反应中表现出良好的催化活性，其质量比活性是商业Pt/C催化剂的2.5倍。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2贵金属纳米材料概述

1.3直接甲醇燃料电池

1.4 论文研究意义和研究内容

第二章 超支化铂纳米晶的制备及其电化学性能研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4本章小结

第三章 八面体铂纳米簇的制备及其电化学性能研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3结果讨论

3.4 本章小结

第四章 一步法制备三维枝状铂纳米晶体

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果讨论

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 不足与展望

参考文献

硕士期间发表论文

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