近年來,開發(fā)新型可再生能源以取代傳統(tǒng)化石燃料（煤和石油等）受到了廣泛的關(guān)注。燃料電池作為一種有潛力的可再生電池,為開發(fā)新型清潔能源提供了一種可能性。貴金屬基納米材料作為燃料電池中的催化劑,通常被用來催化反應(yīng),加速燃料反應(yīng)過程中反應(yīng)速率,提高電池輸出功率。然而,貴金屬在自然界中極低的儲備和高昂的成本成為了燃料電池商業(yè)化的最大阻礙因素。因此,提升電催化劑的性能并降低貴金屬的使用率已成為當(dāng)前研究者們關(guān)注的重要課題之一。盡管目前研究者們已經(jīng)取得了一些階段性成果,但是依然缺乏從表面組分、界面的角度出發(fā)調(diào)控合成的研究�；诖�,本論文主要圍繞貴金屬基納米材料的可控合成、表面界面調(diào)控及相關(guān)電催化應(yīng)用方面,開展了一系列研究工作,取得的主要成果如下:（1）通過在反應(yīng)體系中加入肉堿,成功合成了多層級凹形樹枝狀三角形PtCu納米材料。通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù),控制了該納米結(jié)構(gòu)的凹凸形和層數(shù),從而實(shí)現(xiàn)了對納米材料結(jié)構(gòu)的控制。該納米材料的凹形結(jié)構(gòu)、分層枝晶結(jié)構(gòu)、分枝中豐富的邊緣和角部原子提供了大量易接觸的高活性位點(diǎn)和高導(dǎo)電性,從而表現(xiàn)出優(yōu)異的甲酸電催化活性和穩(wěn)定性。（2）我們進(jìn)一步調(diào)控水熱反應(yīng)體系,成功合成了由納米... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１面心立方貴金屬的晶面及其表面原子排列示意圖１２４１??

面的Ｐｔ基和Ｐｄ基納米材料已大量被報道并應(yīng)用到各種電催化反應(yīng)、燃料電池??當(dāng)中。比如，黃等人在２０１１年成功地用水熱法合成了由２４個丨４１０丨晶面組成的??凹形納米立方塊，如圖１．３Ａ示。［５Ｇ］具有八束納米棒的Ｐｔ多枝架納米結(jié)構(gòu)是由??納米棒對角線生長而形成（圖１．３Ｂ）。［５１］而且多枝架納米結(jié)構(gòu)的每一個納米棒具??有六邊形且由０１１｝晶面組成。如圖１．３Ｃ，Ｄ所示為一步水熱合成的凹形納米立??方塊，這種結(jié)構(gòu)由｛ｈｋＯ｝晶面和丨７４０丨高指數(shù)晶面組成。［５２￣］夏幼南組也報道了??由｛５２０｝、丨７１０｝、丨８３０丨晶面組成的Ｐｔ凹型納米立方塊，并且發(fā)現(xiàn)這些Ｐｔ凹型??４??

Ｖ?邐??圖１．３?（Ａ）凹形納米立方塊的ＳＥＭ圖，插入的圖為結(jié)構(gòu)模型｜５（）｜?（Ｂ）?Ｐｔ多枝架的ＴＥＭ圖，??插入的圖為單個納米結(jié)構(gòu)ＴＥＭ圖１Ｓ１１?（Ｃ）由｛ｈｋＯ｝晶面組成的凹形納米立方塊的ＴＥＭ圖，??插入的圖為單個納米結(jié)構(gòu)ＴＥＭ圖１Ｓ２１?（Ｄ）由｛７４０丨晶面組成的凹形納米立方塊的ＳＥＭ圖，??插入的圖為單個納米結(jié)構(gòu)ＴＥＭ圖。１５３１??納米材料表面組分調(diào)控也是優(yōu)化改善納米材料的電催化性能的重要方向之??一。根據(jù)以往的文獻(xiàn)，電催化反應(yīng)基本都在電催化劑表面上發(fā)生。［５５］由于納米??材料的表面組分直接能決定電催化反應(yīng)中的反應(yīng)分子或反應(yīng)中間體的吸附脫附??能。因此，通過調(diào)控納米材料的表面組分可以實(shí)現(xiàn)降低Ｐｔ含量且不損失電催化??性能的目標(biāo)。目前，研宄人員們己經(jīng)開展了對金屬納米材料的表面組成調(diào)控的??研究，包括合成富過渡金屬表面結(jié)構(gòu)和富Ｐｔ表面結(jié)構(gòu)。［５６］研宄人員們認(rèn)為金屬??納米材料的表面偏析的驅(qū)動力可能如下幾種原因引起的：（１）兩個不同元素的??原子（Ａ和Ｂ）的原子尺寸不匹配而引起的Ａ和Ｂ原子之間的應(yīng)變張力的不同。??因?yàn)榫Ц癫黄ヅ鋾䦟?dǎo)致原子尺寸較大的原子會占據(jù)納米材料的表面位置；（２）??具有較低表面能的元素原子移到金屬納米材料的表面；（３）尺寸和溫度也影響??納米材料的表面成分。較小的尺寸和較高的溫度可以增加原子的擴(kuò)散距離并加??快擴(kuò)散速率，從而最終影響合金化過程中的組分分布；（４）?一些氣體與納米材??料中的一種元素有強(qiáng)烈結(jié)合的傾向，從而把該元素原子拉到表面。實(shí)際上，以??５??


本文編號：3216717