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,加速燃料反應過程中反應速率,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前研究者們關注的重要課題之一。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、表面界面調控及相關電催化應用方面,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。通過調節(jié)相應的實驗參數(shù),控制了該納米結構的凹凸形和層數(shù),從而實現(xiàn)了對納米材料結構的控制。該納米材料的凹形結構、分層枝晶結構、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和高導電性,從而表現(xiàn)出優(yōu)異的甲酸電催化活性和穩(wěn)定性。（2）我們進一步調控水熱反應體系,成功合成了由納米... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：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用到各種電催化反應、燃料電池??當中。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多枝架納米結構是由??納米棒對角線生長而形成（圖１．３Ｂ）。［５１］而且多枝架納米結構的每一個納米棒具??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，這種結構由｛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，插入的圖為結構模型｜５（）｜?（Ｂ）?Ｐｔ多枝架的ＴＥＭ圖，??插入的圖為單個納米結構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構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構ＴＥＭ圖。１５３１??納米材料表面組分調控也是優(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，電催化反應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中的反應分子或反應中間體的吸附脫附??能。因此，通過調控納米材料的表面組分可以實現(xiàn)降低Ｐｔ含量且不損失電催化??性能的目標。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控的??研究，包括合成富過渡金屬表面結構和富Ｐｔ表面結構。［５６］研宄人員們認為金屬??納米材料的表面偏析的驅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原子之間的應變張力的不同。??因為晶格不匹配會導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散距離并加??快擴散速率，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烈結合的傾向，從而把該元素原子拉到表面。實際上，以??５??


本文編號：3216717