近年來,Pt基催化劑由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì),已被證明是實現(xiàn)可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)最有效、最有發(fā)展前景的材料。然而,由于貴金屬Pt資源短缺,成本較高,因此極大地限制了其商業(yè)應(yīng)用。所以,解決Pt基納米催化劑面臨的高成本及低活性問題,如何使Pt利用率最大化并提升其電催化性能具有重要研究意義。本論文研究工作主要為設(shè)計和制備中空Pt基納米催化劑提供了新的研究思路,用以實現(xiàn)電解水制氫反應(yīng)（HER）以及氧還原反應(yīng)（ORR）中的高效能量轉(zhuǎn)化。本論文主要研究內(nèi)容如下:以乙二醇輔助還原法合成直徑約為90-150 nm的鎳納米線為模板,采用置換反應(yīng)和酸刻蝕制備出炭黑負載中空PtNi納米串催化劑,考察制備反應(yīng)條件對催化劑結(jié)構(gòu)和HER性能的影響。結(jié)果表明,90℃下,置換時間為20 min,隨后使用200μL鹽酸刻蝕60 min后得到的炭黑負載中空PtNi納米串催化劑具有最佳的HER性能。在1.0 mol/L的KOH電解液中,電流密度達到10 mA/cm²時,該催化劑所需的過電勢為44 mV。經(jīng)過長達50000次的循環(huán)伏安穩(wěn)定性測試之后,其半波電位僅下降0.056 V,因此證實中空PtNi納米... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 一維鉑基納米催化劑的研究進展
    1.2 一維鉑基納米催化劑的合成方法
        1.2.1 硬模板法
        1.2.2 軟模板法
        1.2.3 犧牲模板法
        1.2.4 無模板法
    1.3 一維鉑基納米催化劑的性能研究
        1.3.1 電解水制氫(HER)
        1.3.2 氧還原反應(yīng)(ORR)
    1.4 本論文選題依據(jù)及研究內(nèi)容
2 實驗總述
    2.1 實驗試劑和設(shè)備
        2.1.1 實驗試劑
        2.1.2 實驗設(shè)備與儀器
    2.2 材料表征
    2.3 催化劑性能評價
        2.3.1 電解水制氫(HER)性能
        2.3.2 氧還原反應(yīng)(ORR)性能
3 犧牲模板法制備中空PtNi納米串/納米鏈催化劑及其電化學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 不同尺寸的鎳納米線模板的合成
        3.2.2 Ni@Pt納米串和Ni@Pt納米鏈催化劑的制備
        3.2.3 中空PtNi納米串和PtNi納米鏈催化劑的制備
        3.2.4 炭黑負載中空PtNi納米串和PtNi納米鏈催化劑的制備
    3.3 不同尺寸的鎳納米線模板的結(jié)果與討論
        3.3.1 TEM表征與分析
        3.3.2 XRD表征與分析
    3.4 Ni@Pt納米串和Ni@Pt納米鏈催化劑的結(jié)果與討論
        3.4.1 TEM表征與分析
        3.4.2 XRD表征與分析
    3.5 中空PtNi納米串催化劑的結(jié)果與討論
        3.5.1 制備條件對催化劑電解水制氫性能的影響
        3.5.2 中空PtNi納米串催化劑的表征與討論
        3.5.3 電解水制氫性能分析
    3.6 中空PtNi納米鏈催化劑的結(jié)果與討論
        3.6.1 制備條件對催化劑氧還原性能的影響
        3.6.2 中空PtNi納米鏈催化劑的表征與討論
        3.6.3 氧還原電化學(xué)性能分析
    3.7 本章小結(jié)
4 一鍋法制備炭黑負載中空Pt基納米鏈催化劑及其電化學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 NiCo、NiCoFe納米鏈催化劑的制備
        4.2.2 炭黑負載中空PtNiCo、PtNiCoFe納米鏈催化劑的制備
        4.2.3 炭黑負載中空PtNi納米鏈催化劑的制備
        4.2.4 分步法制備炭黑負載中空PtNi、PtNiCo納米鏈催化劑
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 納米線催化劑的電鏡表征及分析
        4.3.2 納米鏈催化劑的XPS表征及分析
        4.3.3 中空PtNiCo納米鏈催化劑電解水制氫性能分析
        4.3.4 中空Pt基納米鏈催化劑XRD表征及分析
        4.3.5 中空Pt基納米鏈催化劑電解水制氫性能分析
        4.3.6 中空Pt基納米鏈催化劑氧還原性能分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點與研究展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3539212