钯铂纳米材料的形貌和组分调控用于增强电催化性能

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuyonghong1974
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直接醇类(甲醇,乙醇,乙二醇等)燃料电池由于其清洁性和高的能量转换效率,被认为是可以替代传统化石燃料的有前途的能源装置。并且在近年来受到越来越广泛的关注。然而在发展直接燃料的过程中一个很大的挑战就是对高催化性能的阳极电催化剂的需求。纳米材料的迅猛发展揭示电催化剂的尺寸,形貌和组分等是影响阳极电催化剂的电催化性能的关键因素。本论文围绕钯铂纳米催化的形貌和组分控制,发展了一系列的高效阳极电催化剂用于直接醇类燃料电池。主要内容如下:  1.利用对苯二酚作为还原剂,发展了一种十分简单快速的水相合成方法,合成了多孔的钯纳米粒子。之后将此方法拓展合成了多种基于钯的双金属多孔和枝状纳米材料,包括钯金和钯银。研究表明这些多孔/枝状材料均表现出对醇类分子较优异的电催化氧化性能。  2.发展了一种一锅法合成组分可调的三金属具有枝状外壳的PtCuCo空心纳米球,以及PdRuCo纳米球。这类所制备的材料通过引入比钯铂价格较低金属可以大大降低催化剂的成本。制备的空心球对多羟基醇类有较好的电催化氧化性能。  3.合成了多种多组分高质量的高长径比纳米线/管:(a)利用Te纳米线作为模板合成了Au纳米线,之后利用异相外延生长的方法合成了具有枝状外壳的Au/Pt和Au/PtCu纳米线;(b)合成了组分可调的PdAgTe纳米线;(c)通过合理的控制置换反应和还原反应过程制备了具有多孔结构的高质量高长径比PtCu纳米线;(d)利用外延生长的方法,发展了一种普适的方法用于合成多组分的高长径比RuTe/M(M=Pt,Pd,PdPt,PdAu)纳米管。  4.利用溴离子调控的反应,发展了一种新型的水相快速还原方法,制备了网状钯纳米线,以及组分可调的钯金和钯铂双金属网状纳米线。该方法可在室温下30分钟内高产率制备网状纳米线。制备的这类双金属网状纳米线对乙醇等小分子展现出超高的电催化氧化活性。  5.使用碳材料(多壁碳纳米管)作为支持基底合成了多壁碳纳米管支持的空心花状NiPdPt纳米粒子以及Pd纳米立方块。研究中发现多壁碳纳米管的使用可以提高金属纳米粒子的电催化活性。
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