電催化劑是燃料電池中非常重要的部分,其中鈀基納米材料因其優(yōu)異的催化性能和穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用到燃料電池中,但是其價(jià)格比較昂貴,影響了燃料電池的商業(yè)化應(yīng)用。因此,開發(fā)高效低廉的鈀基催化劑是目前燃料電池的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文主要圍繞鈀基催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌和組成的調(diào)控,從而提高催化劑的電催化性能并降低催化劑成本。綜合軟模板法、硬模板法以及液相摻雜技術(shù)等方法制備了介孔Pt Pd中空納米棒和硼摻雜的Pd Cu Au納米刺組裝體,并用于燃料電池陽極電催化甲醇氧化和甲酸氧化的研究。最后,我們總結(jié)了燃料電池所需的高性能、低成本和高耐久性的納米材料催化劑制備方面所面臨的挑戰(zhàn),這也是未來燃料電池在商業(yè)化應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵問題。（1）采用氯鈀酸鈉、氯化銅和氯金酸為前驅(qū)體,F127為表面活性劑和結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,抗壞血酸為還原劑,通過一步法合成三金屬Pd Cu Au納米刺組裝體,然后以硼氫化鈉為硼源,在溶劑相中通過原位反應(yīng)將硼元素?fù)诫s到Pd Cu Au納米刺組裝體中。通過調(diào)整反應(yīng)時(shí)間可以容易地控制催化劑中硼的摻雜量,適量的硼摻雜可以有效的增加表面活性中心以及產(chǎn)生較強(qiáng)的電子效應(yīng),從而有利于促進(jìn)甲酸氧化反應(yīng)。因此,在酸性溶液中... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電化學(xué)膠束組裝方法合成一維介孔鉑納米棒的示意圖[49]

每個(gè)電極的Pd負(fù)載量控制為21μg·cm-2。為了估算電化學(xué)活性表面積（ECSA），在0.5MH2SO4電解質(zhì)中進(jìn)行了循環(huán)伏安（CV）測(cè)試，以50mV·s-1的掃描速率記錄了電勢(shì)，其電勢(shì)范圍為-0.2—1.2V�？梢愿鶕�(jù)以下公式計(jì)算制備材料的ECSA值（ECSA=Q/（mPd×0.425），其中Q（C）是與PdO峰相關(guān)的電荷，0.425（mC·cm-2）是還原催化劑上PdO單層所需的電荷（mPd（mg）是電極上Pd的質(zhì)量）。在含有0.5MH2SO4和0.5MHCOOH的混合溶液中測(cè)試甲酸氧化的電催化性能，所有測(cè)量均在室溫下進(jìn)行。2.4結(jié)果與討論2.4.1B-PdCuAuNAs的結(jié)構(gòu)表征圖2-1B-PdCuAuNAs的合成示意圖Figure2-1.Schematicillustrationoftwo-steppreparationoftheB-PdCuAuNAs如圖2-1所示，通過兩步法合成了B-PdCuAuNAs。首先，通過簡(jiǎn)單地加熱金屬前驅(qū)體的混合水溶液即可獲得PdCuAuNAs，所獲得的PdCuAuNAs具有發(fā)達(dá)的樹枝納米結(jié)構(gòu)，這些納米結(jié)構(gòu)由交錯(cuò)的納米刺組裝而成（圖2-2）。源自同一中心的納米刺的長(zhǎng)度約為100nm，直徑約為10nm（圖2-3b）。高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）圖像顯示了PdCuAuNAs上清晰的晶格條紋（圖2-3c），經(jīng)過傅里葉變換（FFT），可以看出晶格條紋的間距為0.217nm（圖2-3d），對(duì)應(yīng)于面

鈀基材料的結(jié)構(gòu)成分調(diào)控及其燃料電池陽極電催化研究21心立方（fcc）金屬結(jié)構(gòu)的（111）晶面。PdCuAuNAs中的晶格間距不同于純Pd（0.225nm），純Cu（0.209nm）和純Au（0.236nm）的晶格間距，表明它們之間形成了合金結(jié)構(gòu)。為了摻雜硼，將PdCuAuNAs分散到含有NaBH4的DMF溶液中，在反應(yīng)過程中，BH4-會(huì)在合金納米晶體表面進(jìn)行緩慢分解，從而硼原子會(huì)摻雜到PdCuAuNAs表面。B-PdCuAuNAs的SEM（圖2-4a）和TEM（圖2-4b）圖像顯示樣品的形貌與PdCuAuNAs相比無明顯變化，所選區(qū)域的電子衍射（SAED）圖案顯示出環(huán)形圖案，表明硼摻雜的PdCuAuNAs的多晶特性（圖2-4b的插圖）。由HRTEM圖像顯示的清晰晶格間距為0.226nm，該間距明顯大于PdCuAuNAs的晶格間距（圖2-4d），表明硼的摻雜引起了晶格膨脹。通過能量色散X射線（EDX）圖譜研究了樣品中的元素成分，通過樣品的高角度環(huán)形暗場(chǎng)掃描電子透射電鏡（HAADF-STEM）圖像及其相應(yīng)的EDX元素映射圖像證實(shí)了納米刺組裝體中Pd，Cu，Au和B元素的存在以及分布均勻（圖2-5）。圖2-2PdCuAuNAs的SEM圖Figure2-2.SEMimageofthePdCuAuNAs


本文編號(hào)：3558748