燃料電池具有效率高、零環(huán)境污染、快速啟動、低噪音等優(yōu)點,在交通運輸、固定式和便攜式發(fā)電設備等領域具有廣泛的商業(yè)應用前景,并有助于緩解全球能源供應和清潔環(huán)境的問題,受到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。在現(xiàn)有的燃料電池中,基于質子交換膜的燃料電池制備簡單、工作溫度低,且具有較高的功率密度,因此被廣泛地用于于動力汽車、便攜式電子設備和熱電聯(lián)供系統(tǒng)等領域。目前質子交換膜燃料電池的兩大問題是成本高昂和中間產物毒化造成的壽命縮短。這些難題都與催化劑緊密相關,催化劑的高成本和穩(wěn)定性嚴重制約了燃料電池的進一步商業(yè)應用。目前,在納米/原子尺度上通過優(yōu)化和調控催化劑的結構和組分,并構筑其與催化活性和穩(wěn)定性之間的相互關系,已經(jīng)成為催化領域研究的熱點。本論文以超細超長碲納米線為模板,合成制備得到了一類具有可控一維納米結構的多元貴金屬電催化劑,重點研究其組分、結構與催化性能之間的影響規(guī)律和構效關系。碲納米線具有高反應活性、良好的分散性及可宏量制備等優(yōu)點,是一類非常合適的模板候選材料。以碲納米線為模板,通過簡便的合成方法,可以高效地制備得到具有超長超細結構的一維納米催化劑產物,從而有效提高催化劑的反應穩(wěn)定性。此外,通... 

【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

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１氧還原活性與氧吸附能之間的函數(shù)關系圖［２１］

?子與吸附電解質之間的結合強度。因此在硫酸溶液中催化氧還原反應，７?ｎｍ的??鉑納米立方體顯示出很好的活性［２８］。如圖１．２所示，７?ｎｍ鉑納米立體的起始電位??增益接近５０?ｍＶ，并且在半波電位（０．８?Ｖ）下，７?ｎｍ鉑納米粒子產生的電流密??度大約是３或５?ｎｍ粒子的四倍。圖中約０．２２?Ｖ處的峰來源于鉑（１００）面上的??氫吸附／脫附，并且峰值強度的增強反映了納米粒子表面上存在更多（１〇〇）晶面??的事實。對照圖１．２可以看出，７?ｎｍ納米立方體具有更多（１００）晶面暴露于溶??液中。以上可以得出結論，納米粒子形狀與氧還原反應活性之間的聯(lián)系歸因于單??晶鉑電極上觀察到的硫酸根離子在鉑（１丨１）和（１〇〇）晶面上的不同吸附程度。??３）?。３?ｎｍ?ｐｏｌｙｈｅｄｒｏｎ?ｂ）??么?５?ｎｍ?ｔｒｕｎｃａｔｅｄ?ｃｕｂｅ??ｆ?嚴：？?？?７ｎｍｃｕｂｅ?０Ｊ＇??？２．?°ｒ?二、｜?＊°－４＊?？??１?Ｖ

介于上文中提及的反應速率和氧吸附能之間的火山形關系圖可以看出，在這??個涉及各種金屬的ｄ－帶中心的模型中，鉑和鈀被確定為是陰極催化材料最佳選擇??的兩個元素（圖１．１）�；阢K是一種昂貴且稀有的貴金屬，在質子交換膜燃料電??池和直接甲醇燃料電池中，鈀基催化劑很可能成為拍基催化劑的替代，因此降低??整個催化劑體系對鉑的依賴性［２１￣４９，５（３］。??鈀是比鉑更具活性的金屬，與氧的結合很強力。鈀在比鉑更低的電位下氧化，??因此預計的氧還原反應活性也較低［２｜］。ＮａｇａｈｉｒｏＨｏｓｈｉ課題組報道了低指數(shù)面單??晶鈀氧還原反應的活性趨勢他們發(fā)現(xiàn)氧還原反應活性強烈地依賴于鈀表面的??結構。在高氯酸溶液中鉑（１１０）和鉑（１１１）表現(xiàn)出比拍（１００）高得多的活性，??類似于鉑（ｈｋｌ）面的情況，鈀（１００）面在同一溶液中活性最高。不同晶格取??向鈀和鉑在０．９Ｖ處電流密度的比較在圖１．３?ａ中展示。令人驚訝的是，鈀（１００）??的活性分別比鈀（１１１）和鉑（１１１）高１４和２倍以上。他們的研究結果證明了??（１００）面是鈀晶體上氧還原反應活性最高的位置。這一結論己經(jīng)被那些報道富??含（１００）面的鈀納米晶在酸性溶液中展現(xiàn)出的出色氧還原反應活性而證實［５３，５４］。??Ｋａｉｄｏ?Ｔａｍｍｅｖｅｓｋｉ團隊發(fā)現(xiàn)平均尺寸為２７?ｎｍ的立方ｆ巴顆粒有著比２．８?ｎｍ白勺王求??形鈀顆粒更高的氧還原反應活性。夏幼男教授系統(tǒng)地研究了小粒徑（５－６?ｎｍ）??鈀納米晶體的電化學性能與結構的關系［５４］。圖１．３?ｂ比較了?０．１?Ｍ高氯酸溶液中??鈀立方體

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Doubling up the activity of fuel cell catalysts[J]. Shu-Hong Yu.  National Science Review. 2017(04)



本文編號：3414380