以醇氧化、氧氣還原（ORR）、氧氣析出（OER）為代表的能源電催化是燃料電池、金屬空氣電池等下一代清潔高效能源系統(tǒng)的核心技術(shù),也是關(guān)鍵瓶頸。但這些反應(yīng)涉及多步質(zhì)子耦合的電子轉(zhuǎn)移過程,過電勢很大,因而能量效率受限。目前,大量的研究工作集中在催化材料的開發(fā)研究上,Pd作為Pt族金屬的一種,因具有來源相對豐富、價廉和較高的穩(wěn)定性等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。然而與Pt相比,其催化活性仍需進一步提高。催化劑的本征活性與它們的電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān),因此可以通過調(diào)控Pd基催化劑的電子結(jié)構(gòu),優(yōu)化催化劑表面組成和表面結(jié)構(gòu),從而促進Pd基催化劑的電催化性能。本論文以Pd基催化劑為研究對象,在常規(guī)制備方法基礎(chǔ)上探索更為簡便、可控的Pd基催化材料的制備方法,通過間接或者直接途徑引入缺陷、形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)或合金、摻雜形成晶格失配等策略,調(diào)控Pd基催化劑的表面結(jié)構(gòu)、表面組成和電子結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了對Pd基催化材料電催化性能的顯著提升。主要研究內(nèi)容如下:1、采用簡單便捷的濕化學還原合成方法制備了金屬Pd Co前軀體,Pd Co前軀體經(jīng)原位退火處理后,前軀體金屬Pd Co中Co被氧化成Co Ox,部分Pd被氧化成Pd O,生成含金屬Pd... 

【文章來源】：山西師范大學山西省

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

納米催化中的表界面[7]

緒論3YiXie等人提出通過尺寸限制、異原子摻雜、表面重建、界面調(diào)制和缺陷等表面化學改性策略可以調(diào)變材料的物理和化學性質(zhì)，優(yōu)化材料的自旋構(gòu)型、電導率、催化活性位點暴露和反應(yīng)能壘（圖1-2）[8]。在尺寸受限的原子級厚度下，更多的表界面原子作為活性位點暴露，這為應(yīng)用表面結(jié)合和缺陷工程提供了理想的平臺，隨后產(chǎn)生更多的催化活性位點和更好的吸附自由能以改善催化活性。此外，調(diào)節(jié)電極材料的界面特性，例如表面應(yīng)變、接觸面積和橋接鍵，可以優(yōu)化電子轉(zhuǎn)移能力和反應(yīng)動力學過程。另一方面，一旦暴露在氧化電位下的強堿性溶液中，電極材料的真實活性層（如過渡金屬硫化物，氮化物和磷化物）可以通過表面重建策略激活，實現(xiàn)獨特的核-殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有高導電性電子傳遞通道，外部具有高活性催化位點，從而用于高效電催化。圖1-2通過表/界面工程調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)電化學反應(yīng)參數(shù)示意圖[8]。Figure1-2Schematicdiagramofadjustingtheparametersofelectrochemicalreactionbyinterfaceengineeringregulation[8].催化材料的電子結(jié)構(gòu)可以通過多種途徑進行有效的調(diào)控。例如我們可以在納米催化劑的制備過程中進行修飾，使材料晶體在生長的過程中形成晶界、缺陷或者形成異質(zhì)結(jié)

山西師范大學博士學位論文6圖1-4PdCuCo-AS[100]面的HRTEM圖像(A-C)；PdCu-AS的HRTEM圖(D)；PdCu-AS和v-PdCuCo-AS近似晶體結(jié)構(gòu)(E,F)；V-PdCuCo-AS[232]和[100]面的缺陷位晶體結(jié)構(gòu)視圖(G,H)；Co嵌入PdCu-AS(I)和v-PdCuCo-AS(J)的表面電荷密度[16]。Figure1-4HRTEMimageofatypicalbranchofthePdCuCo-ASfromthe[100]direction,(A-C);ThecorrespondingenlargedHAADFimages;HRTEMimageofatypicalbranchofthePdCu-AS,(D);TheinsetisthecorrespondingHRTEMimage;TheapproximatePdCu-AS/v-PdCuCo-AScrystalstructure(E,F)from[100]withPdingrayness,Cuinblue,andCoinsoftblueandthehollowdefectsitesofthev-PdCuCo-ASfrom[232]and[100]perspectivesviewofthecrystalstructure,(G,H);ThesurfacechargedensityoftheCoembeddedPdCu-AS,(I)andthevacancyinv-PdCuCo-AS(J)[16].圖1-5β-FeOOH-BiVO4光陽極載流子遷移圖示[17]。Figure1-5Illustrationofthechargetransferonβ-FeOOH/BiVO4photoanode[17].

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Single-atom heterogeneous catalysts based on distinct carbon nitride scaffolds[J]. Zupeng Chen,Evgeniya Vorobyeva,Sharon Mitchell,Edvin Fako,Nuúria López,Sean M.Collins,Rowan K.Leary,Paul A.Midgley,RolAND Hauert,Javier Pérez-Ramírez.  National Science Review. 2018(05)



本文編號：3242424