透明超疏水疏油涂层及高活性纳米催化剂的研究

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自清洁涂层能够将表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下脱落而除去,具有节水、节能、环保等优点,疏油表面能有效阻止或减少有机污染物的附着。然而,目前报道的超疏水薄膜表面透明性差,与基材的结合力弱,极易发生脱落,有些超疏水表面不疏油,自清洁效果差。本论文第一部分的工作以纳米二氧化硅和聚合物为原料,采用喷涂的方法,在不同基材的复杂工件表面形成均一涂层,并系统研究了二氧化硅含量对涂层性能的影响。结果表明,纳米二氧化硅用量对调控涂层的粗糙度和透过率起到关键作用,适当添加纳米二氧化硅,涂层的疏水性、疏油性以及透过率均得到增强。添加15wt%的二氧化硅涂层效果最好,所得涂层与水接触角超过150°,与油的接触角超过90°,具有超疏水性和疏油性。此外,涂层还具有很好的透明性,涂层硬度高达6H,附着力达到5B。本方法简单易行,不受基材性质和形状的限制,可直接应用于制备复杂工件的表面涂层。  催化剂是燃料电池正常运行的关键材料之一,目前质子交换膜燃料电池常用的铂基贵金属电催化剂价格昂贵,且阴极氧还原反应产生的过电位较大,严重制约了燃料电池的商业化。钴硒催化剂具有良好的稳定性,成本低,可抗有机小分子毒化,但催化活性相对较低。为了获得高氧还原活性,本论文第二部分的工作以二氧化硒为硒源,乙酸钴为钴源,采用微波辅助合成法制备碳载钴硒(CoSe2/C)催化剂,系统考察了四种碳载体,即商用活性炭(XC-72R和BP2000)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯(GP)对CoSe2/C催化剂结构与电催化活性的影响。结果表面,四种不同碳负载的CoSe2催化剂,对氧还原反应都有催化活性,其中,XC-72R负载的CoSe2催化剂电催化活性最好,转移电子数接近4。载体经柠檬酸处理后CoSe2/C催化剂的电催化活性有所降低。通过进一步的正交试验分析表明,微波功率和微波时间是影响CoSe2/C催化剂活性的最主要因素,优化后微波辅助合成CoSe2/C催化剂的最佳条件为:微波功率为800W,微波时间为3min,采用乙酸钴为钴源,钴与硒的摩尔比(Co∶Se)为1∶4,以商用XC-72R作为碳载体。在优化条件下制备的CoSe2/C催化剂氧还原反应峰电位达到339mV。
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