鉑基、銠基雙金屬納米晶的可控制備及催化性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池的最佳燃料為氫氣，但氫氣的貯存、運(yùn)輸、安全等問題極大限制了該電池技術(shù)的商業(yè)化推廣。水合肼是有效的液體儲(chǔ)氫材料，在銠基催化劑的作用下可以實(shí)現(xiàn)水合肼的高效分解，給純氫燃料電池提供了新的思路。
　　以甲醇為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池（直接甲醇燃料電池）具有燃料易存儲(chǔ)與運(yùn)輸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，燃料電池的成功商業(yè)化應(yīng)用還需要在提高催化劑性能和穩(wěn)定性的同時(shí)降低成本。雙金屬催化劑具有獨(dú)特的組分

2、與結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是甲醇燃料電池催化劑的理想選擇。
　　本文圍繞燃料電池的燃料高效制備、催化劑合理設(shè)計(jì)和載體的有效開發(fā)等主要關(guān)鍵問題展開，研究鉑基、銠基雙金屬納米晶的可控制備和催化性能，總結(jié)全文工作，取得了以下主要?jiǎng)?chuàng)新成果:
　　(1)采用油胺作為溶劑和還原劑，一步熱注入法合成了Au-Pt核殼結(jié)構(gòu)星形十面體，并應(yīng)用到燃料電池的陰極氧還原反應(yīng)中。胺基團(tuán)的引入降低了鉑納米晶的表面能，成功實(shí)現(xiàn)了Au-Pt納米晶的外延生長(zhǎng)，并在原子

3、尺度調(diào)控Pt外延層的厚度。對(duì)比循環(huán)測(cè)試30000次前后的氧還原反應(yīng)催化性能，可知金核的引入有效提高了復(fù)合結(jié)構(gòu)的催化活性和穩(wěn)定性。
　　(2)采用油胺為溶劑，合成了不同組分的Au-Pt核殼結(jié)構(gòu)催化劑，應(yīng)用于甲醇氧化反應(yīng)中。Au-Pt納米晶催化劑獨(dú)特的孿晶十面體結(jié)構(gòu)、Au核與Pt殼層間的協(xié)同作用，共同提高了甲醇氧化反應(yīng)的催化活性，并增強(qiáng)了抗CO中毒能力。
　　(3)利用溶劑熱法制備了不同組分的Pt-Cu合金八面體納米晶，應(yīng)用于甲

4、醇氧化反應(yīng)中。研究發(fā)現(xiàn)氯化銅前驅(qū)體中的 Cl-離子能夠選擇性調(diào)控銅原子的欠電位沉積（UPD）晶面，是八面體納米晶形成的關(guān)鍵。由于Pt、Cu雙金屬間的協(xié)同作用，合金八面體表現(xiàn)出優(yōu)于商業(yè)鉑碳催化劑的催化活性和抗中毒性。
　　(4)設(shè)計(jì)獲得鑲嵌型結(jié)構(gòu)Pt/CeO2納米棒，這一復(fù)合結(jié)構(gòu)明顯提高了Pt納米晶的熱穩(wěn)定性。利用Ce3+與Pt2+離子在固液界面處自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了鑲嵌型 Pt/CeO2這一新型催化結(jié)構(gòu)的制備。同時(shí)利用透射電