電沉積法制備樹枝狀的鈀錫合金及其電催化氧化乙醇的活性研究.pdf

1、直接乙醇燃料電池能將燃料乙醇的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，乙醇可直接從農(nóng)業(yè)廢棄物中制得，價格低廉，且乙醇理論能量密度高、對質(zhì)子交換膜的滲透率低，是一種備受關(guān)注的綠色能源。堿性條件下鈀比鉑對乙醇具有更好的催化活性，它比鉑在地球上儲量高、價格低。但是鈀催化劑也不能完全擺脫CO類物種的中毒，在鈀基礎(chǔ)上添加第二組元Sn元素，由于二者間的電子效應(yīng)和幾何效應(yīng)，可以提高催化劑的活性和穩(wěn)定性。雙金屬納米粒子的催化活性受到組分、尺寸、載體、形貌等因素影響顯著。

2、通過調(diào)控雙金屬納米粒子的形貌可以提高其催化活性。納米枝晶結(jié)構(gòu)由大量的分支構(gòu)成，含有大量的邊緣和角落原子，能增加催化劑的活性位點數(shù)。催化劑的制備方法有液相還原法、電化學(xué)沉積法等。電沉積法具有操作簡單、安全、參數(shù)可控的優(yōu)點，通過優(yōu)化參數(shù)可以方便的制備枝晶結(jié)構(gòu)的催化劑。在枝晶催化劑的制備中，絡(luò)合劑可以調(diào)節(jié)晶體生長過程，選用酒石酸作為絡(luò)合劑，利用它和金屬離子的配位作用調(diào)劑枝晶催化劑的形貌，進(jìn)而提高催化劑的性能。主要工作如下:
　　1.首次

3、以酒石酸為保護(hù)劑使用恒電流沉積法制備單晶的、分層的樹枝狀結(jié)構(gòu)的鈀錫合金。探究了分層的樹枝狀結(jié)構(gòu)的制備條件:優(yōu)化了前軀體PdCl2/SnCl2比例、電沉積時間、沉積電流密度和酒石酸濃度。最佳制備條件是:PdCl2/SnCl2=1∶4，電流密度是1.5 mAcm-2，酒石酸濃度為0.02 mol/L，沉積時間為60 min。
　　2.初步探討了分層的樹枝狀的鈀錫合金的生長機(jī)理:是在熱力學(xué)非平衡態(tài)下，擴(kuò)散控制使晶體延Pd1Sn4的(13

4、1)面優(yōu)先生長形成的。且生長過程受到Sn原子的誘導(dǎo);探討了酒石酸的作用:作為保護(hù)劑防止晶粒團(tuán)聚，利于樹枝狀結(jié)構(gòu)的分層。
　　3.測試了不同比例的鈀錫催化劑對乙醇的電催化氧化性能，各比例的鈀錫催化劑都比純鈀催化劑具有更好的催化活性，其中Pd1Sn4具有最好的活性;測試了分層的樹枝狀的Pd1Sn4-1和未分層的Pd1Sn4-2催化劑，分層的樹枝狀的Pd1Sn4-1具有最優(yōu)異的催化活性。
　　4.探究了Pd1Sn4-1對乙醇催化活