金屬鉑（Pt）具有優(yōu)良的催化性能,常被制作成催化劑用于燃料電池等催化領域。然而作為貴金屬,Pt儲量稀少、價格昂貴,以至于使用純Pt/C作為催化劑的成本較高,燃料電池目前尚不能被廣泛應用。所以,尋求一種低鉑載量、高催化活性的催化劑成為現(xiàn)今研究的重點。金屬銅（Cu）與Pt同屬于面心立方結構,且Cu與Pt可以無限互溶,所以,將Cu摻雜進Pt催化劑中,可以與催化主相Pt形成置換固溶合金,從而降低催化劑的鉑載量。稀土元素助劑有助催化的作用,將其加入催化劑中,可以與催化主相Pt發(fā)生協(xié)同催化作用,進一步提升催化劑的催化性能。本文采用離子束濺射（Ion beam sputtering, IBS）技術制備PtCu/C薄膜催化劑,并對薄膜催化劑進行400℃真空熱處理以及在0.5mol/L硫酸中進行電化學循環(huán)伏安法腐蝕等后處理。通過電化學CV, LSV測試及ICP-AES檢測可知,后處理樣品的鉑載量下降8.77%,電化學析氫催化性能提升20.62%,相較于商用Pt/C薄膜催化劑,其鉑載量下降62.32%,催化性能提升9.49%。通過HRTEM及AFM檢測發(fā)現(xiàn),經過后處理的PtCu/C薄膜催化劑表面出現(xiàn)類蜂窩... 

【文章來源】：昆明理工大學云南省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景及選題意義
        1.1.1 現(xiàn)存環(huán)境及能源危機
        1.1.2 新能源的開發(fā)利用
    1.2 鉑、銅、鈰和Nafion的概述
        1.2.1 鉑的概述
        1.2.2 銅的概述
        1.2.3 鈰的概述
        1.2.4 Nafion的概述
    1.3 鉑基催化劑的制備方法
        1.3.1 浸漬還原法
        1.3.2 溶膠-凝膠法
        1.3.3 微乳液法
        1.3.4 微波法
        1.3.5 離子束濺射法（IBS）
    1.4 鉑基催化劑的催化機理
        1.4.1 電子效應
        1.4.2 幾何效應
        1.4.3 載體效應
    1.5 本文研究內容
        1.5.1 研究目的和思路
        1.5.2 研究內容
第二章 催化膜電極的制備與表征
    2.1 實驗材料與實驗儀器
    2.2 制備催化膜電極
        2.2.1 膜電極制備原理
        2.2.2 鍍制流程
        2.2.3 實驗樣品編號
    2.3 電化學性能測試
        2.3.1 電化學測試步驟
        2.3.2 循環(huán)伏安法測試（CV）
        2.3.3 線性掃描伏安法測試（LSV）
    2.4 結構測試
        2.4.1 X射線衍射（XRD）
        2.4.2 場發(fā)射高分辨透射電鏡（HRTEM）
        2.4.3 原子力顯微鏡（AFM）
        2.4.4 電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜（ICP-AES）
第三章 納米多孔型鉑銅合金催化劑的結構及性能分析
    3.1 后處理對電化學析氫性能及物相組成影響
        3.1.1 電化學析氫性能分析
        3.1.2 成分分析
        3.1.3 XRD物相表征
    3.2 后處理對薄膜催化劑表面形貌影響
        3.2.1 STEM形貌表征
        3.2.2 AFM檢測分析
    3.3 本章小結
第四章 稀土元素助劑對PtCu/C薄膜催化劑的影響
    4.1 稀土元素助劑對薄膜催化性能影響
x/C電化學析氫性能影響">        4.1.1 后處理對PtCu/CeO_x/C電化學析氫性能影響
        4.1.2 稀土元素助劑對薄膜催化劑電化學性能影響
    4.2 稀土元素助劑對薄膜催化劑物相的影響
    4.3 STEM形貌表征
    4.4 本章小結
x/C催化劑顆粒的分散">第五章 PtCu/CeO_x/C催化劑顆粒的分散
x催化劑顆粒分散">    5.1 PtCu/CeO_x催化劑顆粒分散
x催化劑顆粒分散">    5.2 超聲波震蕩后PtCu/CeO_x催化劑顆粒分散
    5.3 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 文章創(chuàng)新點
    6.3 前景展望
致謝
參考文獻
附錄 （研究生期間發(fā)表論文和專利）



本文編號：3121114