碘離子調(diào)控不同維度Pt基納米結(jié)構(gòu)的合成及其電催化性能.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池由于其具有高效、高能量密度和零或低排放等特點(diǎn)，被公認(rèn)是最有可能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中替代內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力源和應(yīng)用于移動(dòng)或固定電源。雖然這類燃料電池已經(jīng)成功地應(yīng)用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力源和筆記本電腦、手機(jī)等的移動(dòng)電源，但還存在成本、性能、壽命和氫源等問(wèn)題，阻礙其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前，質(zhì)子交換膜燃料電池電催化劑還有待解決以下主要問(wèn)題:(1)對(duì)CO敏感;(2)甲醇氧化和氧還原反應(yīng)較慢;(3)需要使用貴金屬;(4)耐久性等。目前由于電子效應(yīng)、協(xié)同

2、效應(yīng)和晶面效應(yīng)，具有特定形貌的Pt基納米材料仍是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。但是鉑基催化劑合成過(guò)程中的尺寸控制、納米粒子的表面清潔以及合金納米粒子的表面結(jié)構(gòu)控制合成，仍是需要解決的問(wèn)題。本論文從一步水熱法出發(fā)，利用碘離子與其他綠色表面活性劑，對(duì)Pt基納米材料的合成進(jìn)行調(diào)控，并進(jìn)行了其對(duì)氧還原和甲酸氧化的催化研究。
　　主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.利用綠色配體PAH(聚烯丙胺鹽酸鹽)和無(wú)機(jī)離子對(duì)Pt基納米材料進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)控制，合成了零維多

3、孔納米球狀結(jié)構(gòu)物Pt-IPNSs(Interconnected porous Ptnanospheres)，Pt-IPNSs的形貌結(jié)構(gòu)特征首先由TEM、SEM表征得到，發(fā)現(xiàn)制得的催化劑是均勻的內(nèi)交聯(lián)多孔的納米球結(jié)構(gòu)。條件控制實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，納米球結(jié)構(gòu)的形成是PAH和碘離子共同作用的結(jié)果。具有多孔結(jié)構(gòu)的Pt-IPNSs，具有較大的比表面積、較多的臺(tái)階原子、豐富的活性位點(diǎn)，對(duì)甲酸具有較高的催化性能，且其對(duì)甲酸氧化通過(guò)直接途徑的比例相對(duì)于商業(yè)化有很

4、大的增加，同時(shí)具有良好的抗CO毒化性能。這可能主要是由于:(1)獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)使得目標(biāo)分子更易于接近鉑活性位點(diǎn);(2)多孔結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)的共同作用更有利于甲酸氧化過(guò)程中的電子傳輸和質(zhì)量傳輸。
　　2.由于第二種金屬Pd的加入，形成的PdPt合金納米材料的性能會(huì)由于電子效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)得以提高。同時(shí)，在嵌段共聚物F127和碘離子的共同作用下合成的一維波浪狀超細(xì)鈀鉑合金納米線由于彎曲處暴露出很多的臺(tái)階原子，催化性能也得到了提高。

5、　　3.濕化學(xué)法往往采用表面活性劑來(lái)控制形貌，同時(shí)防止納米粒子的團(tuán)聚，但是，那些具有一定吸附作用的表面活性往往會(huì)占據(jù)表面位，降低納米粒子的催化性能。所以本工作發(fā)展了一種無(wú)表活劑、無(wú)模板的一步水熱合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物的方法。在碘離子的調(diào)控下，合成出了珊瑚狀Pt-3DCNCs(Three-dimensional coral-like Ptnanochains)。它們互相交聯(lián)形成更大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且具有10-50 nm不等的次生孔隙，這在很大程