發(fā)布時間：2020-06-06 01:34

【摘要】：納米多孔材料是新材料研究領(lǐng)域的熱點。三維均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米多孔金屬材料,具有高比表面積和特殊表面界性,廣泛應(yīng)用于催化、傳感器、電容器等領(lǐng)域。目前,納米多孔金屬材料常用制備方法有脫合金法、模板法等,相比而言,脫合金法工藝簡單、便捷高效,易于工業(yè)化。但脫合金法要求前驅(qū)體為單相固溶體合金,極大限制了脫合金法適用的多元合金系范圍。另外,在新能源領(lǐng)域中,燃料電池主要采用的是Pt基電極催化材料,但Pt存儲量低且價格昂貴,非Pt催化劑的研究開發(fā)是十分必要。因此,本課題擬將成分均勻、無相分離的非晶合金Fe-Pd-P作為前驅(qū)體,脫合金制備新型的多元納米多孔催化材料。本研究首先采用真空急冷甩帶法制備寬約2nm、厚約25μm的非晶合金薄帶,并利用SEM、EDS、XRD、DSC對非晶合金薄帶進行形貌觀察和結(jié)構(gòu)表征。其次,將非晶合金薄帶分別采用化學脫合金法和電化學脫合金法來制備納米多孔材料,并利用SEM、EDS等對納米多孔材料進行形貌觀察和成分變化分析。最后,采用循環(huán)伏安法測試納米多孔材料的電化學活性及電催化性能。研究了脫合金工藝、脫合金時間、脫合金恒電位等條件對納米多孔材料形貌和成分的影響,以及對納米多孔材料電化學活性和電催化性能的影響,主要實驗結(jié)果如下:(1)利用真空急冷甩帶法成功制備了寬約2mm、厚約25μm的Fe60Pd20P20非晶合金薄帶。(2)將Fe60Pd20P20非晶合金作為前驅(qū)體,在25℃、1mol/L的H2SO4電解液中電化學脫合金化,成功制備了孔徑尺寸為30～60nm、韌帶(孔洞邊界)尺寸約為10nm的三維均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的納米多孔合金材料。(3)與Fe60Pd20P20原非晶合金薄帶相比,脫合金后獲得的納米多孔合金材料均能有效地提高電化學活性和電催化性能。其中,在恒電位為0.72V、脫合金2h所獲得的納米多孔材料,在25℃、0.5mol/L H2SO4+ 0.5mol/L HCOOH溶液中,甲酸氧化峰負移0.35V,電流密度提高了 34倍。(4)分析了脫合金恒電位和時間對納米多孔材料形貌和成分的影響,及由此所引起的對電化學活性和催化性能的影響。其中,當脫合金恒電位處于溶解區(qū)時,增加脫合金時間,能明顯地提高材料的電催化性能。本課題采用Fe-Pd-P非晶合金脫合金制備了具有電催化性能的多元納米多孔催化材料,拓寬了脫合金法的適用合金系范圍,促進了 Pd基納米多孔材料在催化領(lǐng)域研究與應(yīng)用。
【圖文】：

散形成納米多孔結(jié)構(gòu)。逡逑（４）前驅(qū)體合金材料中，，要求惰性元素在合金腐蝕界面擴散速度良好，有逡逑利于擴散形成納米多孔結(jié)構(gòu)。逡逑國內(nèi)外采用脫合金法制備納米多孔材料的前驅(qū)體，主要集中鎳基、銅基、錳逡逑基、鎂基、鋅基、鈦基、鋁基合金系等［１２？］。如丫丨１＾１１１１0等＿采用Ｍｎ－Ｃｕ合金逡逑作為前驅(qū)體材料獲得納米多孔Ｃｕ；邋ＷａｎｇＹｉｎｇ等＠采用Ｃｕ－Ａｌ作為前驅(qū)體合金逡逑制備納米多孔Ｃｕ；邋Ｃｈａｎｇ邋Ｌｉｎｇ等［２Ｑ］采用Ｎｉ－Ｚｎ合金進行脫合金處理，獲得多孔逡逑鎳基復合膜；丫６＿！丨１１％６１１等［２１１采用Ｎｉ－Ａｌ合金作為前驅(qū)體，獲得了納米多孔Ｎｉ；逡逑Ｙａｎｇ邋Ｃｈｕｎｌｅｉ等［２２］米用Ａｕ－Ａｇ脫合金制備納米多孔Ａｕ傳感材料；Ｗａｎｇ邋Ｚｉｙｕ等［２３］逡逑采用Ｃｕ－Ａｌ－Ｎｉ合金作為前驅(qū)體材料，制備納米多孔Ｃｕ。脫合金法制備納米多孔逡逑材料取得一定研究成果和應(yīng)用，且主要集中在二元合金體系范圍逡逑由于脫合金法前驅(qū)體材料的選擇要滿足Ｅｒｌｅｂａｃｈｅｒ提出的前驅(qū)體四個基本要逡逑求，極大限制了脫合金法適用的多元合金體系范圍。因此，急速冷卻形成的長程逡逑無序、短程有序的非晶合金，具有合金成分均勻且無相分離的優(yōu)勢，為脫合金制逡逑備多元納米多孔材料前驅(qū)體的選擇提供了新思路。逡逑

２．實驗原理及方法逡逑圖２．２為德國蔡司公司的Ｚｅｉｓｓ－ＨＧＭＡＨＤ型場發(fā)射掃描電鏡圖。其工作原理：逡逑當入射電子束轟擊在金屬樣品表面，可以產(chǎn)生二次電子、背散射電子、透射電子、逡逑Ａｕｇｅｒ電子、特征Ｘ射線等，掃描電鏡主要是將激發(fā)的二次電子信號采集并處逡逑理；在對樣品每一處的行掃過程中，系統(tǒng)同步地對二次電子信號收集記錄處理并逡逑一一對應(yīng)成像。二次電子的信號強度與樣品形貌結(jié)構(gòu)逐一對應(yīng)，當樣品的表面為逡逑凸起、棱角等區(qū)域，激發(fā)產(chǎn)生的二次電子越多，形成的圖像越亮，當樣品表面為逡逑孔洞，凹槽等區(qū)域，則系統(tǒng)采集到的電子較小，形成的圖像為暗色。掃描電鏡主逡逑要由電子光學系統(tǒng)、電子信號收集處理與圖像顯示系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等組成。該型逡逑號的ＳＥＭ有鏡筒內(nèi)二次電子探測器、樣品室二次電子探測器和背散射電極探測逡逑器這三種探測器，其中二次電子像分辨率可達１．０邋ｎｍ，放大的倍率可以達到逡逑２０
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383;O643.36

【參考文獻】

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本文編號：2698937