燃料電池技術(shù)來(lái)源于原電池反應(yīng),原理是將燃料分子的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行輸出。這個(gè)轉(zhuǎn)化過程與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電過程（化學(xué)能-熱能-動(dòng)能-電能）不同,因此不受卡諾循環(huán)的限制,可以達(dá)到極高的轉(zhuǎn)換效率。并且燃料電池排出的產(chǎn)物幾乎都是二氧化碳和水,具有清潔高效環(huán)保的特點(diǎn)。尤其這些年來(lái)人們對(duì)于霧霾天氣所帶來(lái)的健康危害越來(lái)越重視,使得這個(gè)特點(diǎn)尤為重要。然而,傳統(tǒng)商用Pd/C催化劑的電催化效率較低,使得陽(yáng)極的氧化過程緩慢,并且催化劑的用量大造成了高昂的成本,這些都成為了制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。隨著近年來(lái)對(duì)于電催化的研究,許多新型的高性能、壽命長(zhǎng)、成本低的電催化劑陸續(xù)出現(xiàn)。其中,尤以貴金屬Pd基材料得到了來(lái)自能源,材料科學(xué),電化學(xué),納米科學(xué)等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。Pd在甲酸電氧化催化反應(yīng)中表現(xiàn)出了比Pt具有更強(qiáng)的活性,甲酸在Pd的表面更加容易分解。然而,單一的Pd元素在催化過程中對(duì)CO的耐受性不是很理想,容易失活。因此,將雜化體系引入Pd基材料,例如摻入非貴金屬元素進(jìn)行形貌與反應(yīng)位點(diǎn)的調(diào)控、向催化劑材料中摻雜入合適的碳材料提高質(zhì)荷傳輸?shù)乃俣?對(duì)提高催化劑的電催化性能有著非常重要的意義。本論文致力于設(shè)計(jì)與制備一系列的雙... 

【文章來(lái)源】：蘇州大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：102 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１：氫燃料電池反應(yīng)示意圖［｜（）］

基于貴金屬納米雜化材料的合成及其電化學(xué)性質(zhì)的研究?第一章??最廣泛的是鉑炭催化劑，由于其對(duì)于直接醇類燃料電池具有很好的催化活性。但??是其瓶頸在于表面鉑原子容易與Ｃ０相結(jié)合導(dǎo)致中毒，從而大大降低了電催化劑??穩(wěn)定性和使用壽命１２５＿２９］。因此要想提高電催化劑的性能，必須要從結(jié)構(gòu)，尺寸，??組成入手，開發(fā)新型催化劑。近年來(lái)，納米級(jí)的貴金屬基電催化劑成為了研宄熱??點(diǎn)。其中，非貴金屬的摻雜就是一個(gè)熱門的研宄方向，如圖１－２所示。非貴金屬??雜化體系的引入，可以實(shí)現(xiàn)貴金屬基納米材料的結(jié)構(gòu)、組成與尺寸的調(diào)控，進(jìn)而??提升催化性能。目前，非貴金屬摻雜導(dǎo)致了各種新型的結(jié)構(gòu)井噴，例如核殼，合??金，超支化等，都具有不錯(cuò)的催化性能。這些納米結(jié)構(gòu)在成分，尺寸，電子結(jié)構(gòu)??等方面都可以進(jìn)行調(diào)控，具有很好的研究前景。??Ｎｏｎ－ｎｏｂｌｅ?Ｊ（??？〇ｅ?Ｎｏｂｌｅ????闕？■??？?□?＿??圖１－２：非貴金屬摻雜的示意圖［６】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｎｏｎ－ｎｏｂｌｅ?ｍｅｔａｌ?ｄｏｐｉｎｇ．??除了鉑元素，鈀基的納米材料也具有很好的催化活性。雖然，在直接醇類燃??料電池中鈀的醇氧化和氧還原催化活性均不如鉑。但是對(duì)于甲酸燃料電池中甲酸??的電催化氧化，鈀及鈀基材料都表現(xiàn)出了優(yōu)于鉑基材料的高性能表現(xiàn)。許多相關(guān)??的理論計(jì)算也表明，鈀表面的更容易發(fā)生甲酸脫氫反應(yīng)，也不容易產(chǎn)生ＣＯ中毒??現(xiàn)象［２３］。同時(shí)，鈀基催化劑對(duì)于氧還原也有較好的催化活性，其對(duì)甲醇的耐受性??７??

基于貴金屬納米雜化材料的合成及其電化學(xué)性質(zhì)的研宄?第一章??只能應(yīng)對(duì)一元催化劑的合成，對(duì)于多元催化劑束手無(wú)策。眾所周知，納米級(jí)電催??化劑的晶體結(jié)構(gòu)，分散程度，比表面積等決定催化性能的因素會(huì)受到不同合成方??法的影響。此外，我們還關(guān)注納米粒子的組成方式。以核殼結(jié)構(gòu)與混合合金結(jié)構(gòu)??為例，混合合金結(jié)構(gòu)就更加穩(wěn)定，并且每種元素都可以在電催化中起協(xié)同作用。??所以，這樣的物質(zhì)結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于更廣泛的電催化反應(yīng)，特別是在研宄納米粒子??組成、形態(tài)和大小如何影響電化學(xué)反應(yīng)的體系中更加重要。例如圖１－３中，就舉??例說明了合成樹枝狀納米材料可以通過多種方法。因此，實(shí)事求是，選擇最可行??的合成方法，對(duì)于最終電催化劑的性能極為重要。目前，許多合成方法都是基于??氧化還原的化學(xué)原理，一步或者多步地將金屬鹽轉(zhuǎn)化為納米顆粒。化學(xué)方法可分??為電化學(xué)法，水（溶劑）熱分解法，化學(xué)還原法，核殼生長(zhǎng)法，化學(xué)氣相沉積法，??微乳液法，高溫合金法，光化學(xué)法等。主要的合成方法如下文所述。??嫌??〇?－?ａ?－?ｓ??圖１－３：多種合成樹枝狀納米材料的過程的示意圖［３Ｇ］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ｔｈａｔ?ｃａｎ?ｌｅａｄ?ｔｏ?ｂｒａｎｃｈｅｄ?ｍｅｔａｌ??ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ．??電化學(xué)沉積法，是一種利用電化學(xué)方法向含有金屬鹽的水溶液通電，使金屬??９??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Three-dimensional graphene networks: synthesis,properties and applications[J]. Yanfeng Ma,Yongsheng Chen.  National Science Review. 2015(01)
[2](100)晶面擇優(yōu)的鉑銥合金立方體納米顆粒的可控制備及其高電催化活性（英文）[J]. 鐘澄,劉杰,倪正洋,鄧意達(dá),陳彬,胡文彬.  Science China Materials. 2014(01)
[3]Pt基合金氧還原催化劑設(shè)計(jì)的密度泛函理論計(jì)算研究[J]. 歐利輝,陳勝利.  電化學(xué). 2013(01)
[4]燃料電池發(fā)電系統(tǒng)研究綜述[J]. 徐德鴻,李海津,李霄,張文平.  電源學(xué)報(bào). 2012(06)
[5]質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)展前景探討[J]. 張麗彬,陳曉寧,吳文健,高洪濤.  農(nóng)業(yè)工程技術(shù)(新能源產(chǎn)業(yè)). 2011(04)
[6]一種新的生物質(zhì)氣發(fā)電裝置——固體氧化物燃料電池[J]. 尹艷紅,朱威,夏長(zhǎng)榮,孟廣耀,郭慶祥.  可再生能源. 2004(03)
[7]分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究綜述[J]. 梁有偉,胡志堅(jiān),陳允平.  電網(wǎng)技術(shù). 2003(12)



本文編號(hào)：3237381