铂基金属纳米材料可控合成及其电催化氧化甲酸及乙醇性能研究

发布时间：2025-07-09 01:13

　　直接甲酸/乙醇燃料电池,因其能量密度高、穿梭率小、毒性低、燃料存储方便及电池结构简单、低温运行等显著优点,近年来一直倍受关注。然而,燃料电池的大规模商业化应用严重受限于贵金属催化剂高昂的价格。通过引入一种或多种其它过渡金属,可控合成合金、核壳结构等纳米材料,不仅可以显著提高金属催化活性,而且还能降低贵金属用量,进而减少燃料电池催化剂成本。然而,合金催化剂表面金属易溶出,核-壳纳米界面结构对催化剂性能影响尚不明确及抗中毒能力差等问题,限制了金属催化剂性能的进一步提升。本论文将通过乙醇还原法在碳纳米管上原位制备出钌（Ru）纳米粒子,通过在Ru核表面可控生长出Pt壳层（Ru@Pt）及AuPt合金壳层（Ru@AuPt）,从而构建出具有Ru核和Pt及AuPt合金壳层的核壳结构,并利用X-射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线光电子能谱仪（XPS）等方法表征纳米催化剂的组成、原子结构及电子状态,研究Ru-Pt界面结构及核壳结构、AuPt合金壳层对电催化氧化甲酸（FAOR）和乙醇反应（EOR）活性的影响,主要内容如下:（1）在Ru@Pt体系中,Ru核金属原子排布有序度对Ru-Pt界面结...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 燃料电池概述
        1.2.1 燃料电池简介
        1.2.2 燃料电池分类及应用
        1.2.3 直接液体燃料电池发展及挑战
    1.3 直接甲酸燃料电池
        1.3.1 直接甲酸燃料电池简介
        1.3.2 甲酸氧化机理
        1.3.3 甲酸氧化催化剂
    1.4 直接乙醇燃料电池
        1.4.1 直接乙醇燃料电池简介
        1.4.2 乙醇氧化机理
        1.4.3 乙醇氧化催化剂
    1.5 阳极铂基催化剂
        1.5.1 铂基双金属催化剂
        1.5.2 铂基多金属催化剂
        1.5.3 铂基催化剂形状、基底及3D结构调控
    1.6 本论文主要研究内容及意义
        1.6.1 研究背景
        1.6.2 主要内容及意义
第二章 实验方法及设备
    2.1 纳米材料合成方法及实验试剂、仪器
        2.1.1 合成方法
        2.1.2 实验试剂和仪器
    2.2 纳米材料表征
        2.2.1 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.2 X-射线衍射(XRD)
        2.2.3 X-射线光电子能谱仪(XPS)
        2.2.4 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)
    2.3 电化学表征
第三章 钌核有序度对Ru@Pt核壳结构纳米颗粒电催化氧化甲酸及乙醇的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 负载在碳纳米管(CNTs)上的金属纳米材料制备
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 纳米材料形貌及结构表征
        3.3.2 电化学分析
    3.4 本章小结
第四章 复合结构三金属Ru@AuPt纳米材料在电催化氧化甲酸及乙醇中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 负载在碳纳米管(CNTs)上的金属纳米材料制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 电化学测试
    4.3 分析与结论
        4.3.1 物理结构及化学态表征
        4.3.2 电化学分析
    4.4 本章小结
结论和展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：4056909