燃料電池是一種將化學(xué)能通過電化學(xué)方式直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置,具有高效、環(huán)保、噪音低等優(yōu)點,是最具發(fā)展前景的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)之一。催化劑是影響燃料電池成本、性能和壽命的核心材料。目前,Pt基納米材料是燃料電池中陽極和陰極反應(yīng)最常用的催化劑。然而,Pt飛漲的價格和資源的稀缺性已成為燃料電池商業(yè)化的最大阻礙。核殼結(jié)構(gòu)催化劑由于其在降低Pt使用量、提高催化劑活性方面表現(xiàn)出的良好性質(zhì),已成為燃料電池領(lǐng)域的研究熱點。同時,催化劑載體在提高催化劑活性和穩(wěn)定性方面也具有重要意義。本論文采用簡便的一鍋法調(diào)控合成了四種還原氧化石墨烯負(fù)載Pt基核殼納米復(fù)合材料。通過一系列表征技術(shù)對所得材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組成等進(jìn)行了分析,并詳細(xì)探究了它們的形成機(jī)理。同時,也對所得材料的電催化活性和穩(wěn)定性進(jìn)行了探究。具體研究內(nèi)容如下:（1）還原氧化石墨烯負(fù)載Pt@Pd核殼納米花的合成及其電催化性能研究以3-氨基吡咯烷二鹽酸鹽（APDC）為弱穩(wěn)定劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,采用一步、無種子的濕化學(xué)法,室溫下制備得到還原氧化石墨烯負(fù)載Pt@Pd核殼納米花復(fù)合材料（Pt@Pd NFs/rGO）。通過一系列表征技術(shù)對該材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組成等進(jìn)行了... 

【文章來源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?ＰＥＭＦＣｓ的工作原理示意圖??

并產(chǎn)生了大量的（＾和＜：２中間產(chǎn)物。一般認(rèn)為，乙二醇在Ｐｔ電極上的氧??化遵從雙途徑反應(yīng)機(jī)理：（１）?Ｃ－Ｃ鍵不斷裂；（２）?Ｃ－Ｃ鍵斷裂并涉及吸附態(tài)ＣＯ??（ＣＯａｄ）中間體（圖１．２）?［７］。具體地，當(dāng)Ｃ－Ｃ鍵不發(fā)生斷裂時，乙二醇可經(jīng)過??一系列平行的２電子氧化步驟，生成乙醇醛、乙二醛、乙醇酸、乙醛酸和草酸等??中間產(chǎn)物，最終完全氧化得到Ｃ０２；與上述途徑平行發(fā)生的是，吸附的乙二醇與??Ｐｔ表面相互作用導(dǎo)致Ｃ－Ｃ鍵斷裂（即發(fā)生解離吸附），生成包括＜：＃拊諛詰撓校崳?毒中間體，占據(jù)Ｐｔ催化劑的活性位點，從而嚴(yán)重地影響其催化性能。??Ｅｔｈｙｌｅｎｅ?Ｇｌｙｃｏｌ?Ｇｌｙｏｘａｌ?Ｇｌｙｃｏｌｉｃ?Ｇｌｙｏｘｙｌｉｃ?Ｏｘａｌｉｃ??Ｇｌｙｃｏｌ?＜ｌ）?Ａｌｄｅｈｙｄｅ?（Ｉ）?（Ｉ）?Ａｃｉｄ?（Ｉ）?Ａｃｉｄ?（Ｉ）?Ａｃｉｄ?（Ｉ）??ｉｔ?ｉｔ?１１?Ｉｔ?Ｉｔ?Ｊ１??拙?ｙｌ?如?ｅ—?Ｇｌｙｃｏｌ?—Ｇ｜?｜?Ｇｌｙｃｏｌｉｃ?ＧｌｙｏｘｙｌｉＬ＾ＯｘａＨｃ??Ｇｌｙｃｏｌ?Ａｌｄｅｈｙｄｅ?ｏｙ?Ａｃｉｄ?Ａｃｉｄ?Ａｃｉｄ??Ｈ〇＾〇ｈ?〇＝＼＾〇?ｈ〇Ａ＾Ｈ?ｈｃ＾??ＯＨ??＼．．．＼—ｖ－??＼?＼?ｉｎｂｉｒｅｃｔ?ｐａｔｍｖａｙ?＼??ｄｉｒｅｃｔ?ｐａｔｈｗａｙ??圖１．２乙二醇電氧化反應(yīng)流程圖??研宄結(jié)果表明，摻雜另一種金屬可改變晶胞參數(shù)，降低Ｐｔ的ｄ帶中心，削??弱ＣＯ在Ｐｔ表面的吸附

移；（２）氧氣的水合作用；（３）中間體的脫附。近來，人們普遍接受的是由Ｎ０ｒｓｋ〇Ｖ??等提出的中間物種（如０和ＯＨ）的吸附是ＯＲＲ的關(guān)鍵步驟。Ｎｅｒｓｋｏｖ等［１３］發(fā)??現(xiàn)金屬ＯＲＲ催化活性與其表面的氧結(jié)合能呈現(xiàn)火山型曲線關(guān)系（圖１．３）。對于??某一金屬催化劑，如果其結(jié)合氧的能力太強(qiáng)，那么它的ＯＲＲ速控步是已吸附的??０、０Ｈ物種的移除。反之，如果其結(jié)合氧的能力太弱，那么它的ＯＲＲ速控步是??氧氣的解離，或者更準(zhǔn)確一點來講，是電子的轉(zhuǎn)移和己吸附氧氣的質(zhì)子化。由圖??１．３可以得出，金屬Ｐｔ和Ｐｄ是對０ＲＲ最好的催化劑。此外，還可以得出最優(yōu)的??０ＲＲ催化劑與氧的結(jié)合能比Ｐｔ�。埃�?ｅＶ，這說明還有改進(jìn)的空間。因此，可以??通過改變Ｐｔ表面含氧物種的結(jié)合能來提高其ＯＲＲ催化活性。??０．０１?■?■■?■丨■■■?■?■■■?■?■■?■■?■■■■■■??ｒ?＼??＾?－１５?＇?Ｃｏ／?Ｕｕ??咖＼??？２．￥＊?■?■?■?＇?■＊＇?■?■丨■■??？３－２－１０?１?２?３?４??ＡＥ〇（ｅＶ）??圖１．３氧還原活性與氧結(jié)合能趨勢圖??１．１．２氫氧燃料電池??氫氣是一種綠色的能源載體，燃燒的產(chǎn)物只有水蒸氣，同時還具有能量密度??５??


本文編號：3297562