金属合金纳米催化剂的结构优化合成及电催化性能调控

发布时间：2025-06-19 02:41

　　以传统化石燃料为主导的能源模式正在让人类面临能源短缺和环境污染的尴尬境地。寻找可将化石能源替代的新型清洁能源已成为社会共鸣。其中以质子交换膜燃料电池为代表的燃料电池供能方式被认为是最具潜力的新能源之一。但是,在这类燃料电池能够真正做到取代传统化石能源之前,其成本、性能和使用寿命早已成为人们最为关心的问题。当前所用的商业燃料电池阴、阳两极催化剂的成本昂贵、活性一般和稳定性较差是燃料电池进一步民用商业化的技术壁垒。因此,开发比目前主流商用Pt催化剂活性更高、寿命更长、成本更低的燃料电池催化剂是目前能源催化领域内的重大科学命题。本论文以当前能源与环境所面临的重大问题为研究导向,结合实验合成、物理表征和电化学表征等手段,提出了一种从合金、异质和一维结构三个不同角度“由浅入深”、“由易到难”设计并合成高效金属合金纳米电催化剂的新思路;在新思路的引导下,建立了一套在非水相介质体系中可控合成金属合金纳米材料的新方法;采用新方法,合成得到了一系列新型金属纳米合金电催化剂。主要内容如下:1、Pd-Cu零维合金纳米结构的形貌控制合成及电催化性能研究。我们采用溶剂热法通过简单调节反应液中表面覆盖剂的浓度合成得...

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１?ＰＥＭＦＣ示意图

?１．１．２．２构造与工作原理??如图１－１所示，ＰＥＭＦＣ的核心构件是膜电极组件，由两极（阴极和阳极）催化剂??层（Ｃａｔａｌｙｓｔｓｌａｙｅｒ，?ＣＬ）和Ｎａｆｉｏｎ质子交换膜组成。其他构件还包括气体扩散层（Ｇａｓ??ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?ｌａｙｅｒ，ＧＤＬ）、双极版（Ｂｉｐｏ....

图１－２不同形貌低晶面指数Ｐｔ纳米晶体示意图［２１】

米颗粒形貌的时候，应该将更多的（１１１）或者（１００）晶面暴露在颗粒表面，这样才能或??得更好的提高Ｐｔ催化剂的ＯＲＲ性能。为此，一系列不同形貌的Ｐｔ纳米颗粒％＿２２］作为??ＯＲＲ催化剂相继被报道了出来（如图１－２所示）。??ｐｅｒｆｅｃｔ?ｔｒｕｎｃａｔｅｄ??ｐｏｌｙｈｅｄ....

图１－３高晶面指数Ｐｔ纳米晶体的（ａ）?ＴＥＭ图像；（ｂ，?ｃ）?ＨＲＴＥＭ图像；（ｄ）傅里叶变换电子??衍射图Ｍ

活性的情况下，通过降低催化剂中ｐｔ的用量同样是一个提高催化剂实用性的思路。为??此，Ｃｈｅｎ等人［２７］通过设计合成一种空心且表面可穿过Ｐｔ纳米颗粒的方式提高了?Ｐｔ催??化剂对ＯＲＲ过程的催化性能，而且使Ｐｔ的用量大大减小（如图１－４所示）。??■■??图１－４?（ａ，?ｂ）空....

图１－４?（ａ，?ｂ）空心ＡｇＰｔ中间产物和（ｃ，?ｄ）空心Ｐｔ纳米颗粒的ＴＥＭ图线【２７】

??論＿??图１－３高晶面指数Ｐｔ纳米晶体的（ａ）?ＴＥＭ图像；（ｂ，?ｃ）?ＨＲＴＥＭ图像；（ｄ）傅里叶变换电子??衍射图Ｍ。??Ｆｉｇ．?１－３?（ａ）?ＴＥＭ，?（ｂ，?ｃ）?ＨＲＴＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ａｎｄ?ＦＴ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｏｆ?ｏｆ?ｈｉｇｈ－ｉｎｄｅｘ?Ｐｔ?ｎ....

本文编号：4050729