小分子調控合成二元雙金屬納米材料及其電催化性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)因其具有原料豐富、操作便捷、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點在能源領域受到了廣泛的關注。貴金屬Pt、Pd是DMFC中的兩類核心催化劑材料，因為它們能有效提高陽極甲醇分子氧化效率和陰極氧氣還原速率。但儲量小、價格高，并且在催化過程中易中毒等因素嚴重制約了這兩種材料的廣泛使用。鑒于此，本文從開發(fā)經濟友好、性能優(yōu)越的新型電催化材料目的出發(fā)，成功構筑了六種具有較大電化學活性比表面

2、積的二元雙金屬納米材料。通過改變小分子濃度來有效調控催化劑的形貌、組成及結構，顯著提高其催化活性、抗毒性和穩(wěn)定性。具體研究如下:
　　(1)以HAuCl4/Pt(acac)2為前驅體，尿素為結構導向劑，油胺為還原劑和溶劑，通過簡單的一步溶劑熱法合成了小尺寸的PtAu納米晶體超晶格陣列材料。與商業(yè)Pt black和Pt/C相比，該材料在堿性條件下對氧氣還原反應和甲醇氧化反應表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。
　　(2)分別以HA

3、uCl4/H2PtCl6或HAuCl4/H2PdCl4為金屬前驅體，以生物活性小分子二羥丙茶堿(C10H14N4O4)為形貌導向劑與穩(wěn)定劑，在冰水浴條件下，便捷合成了AuPt、AuPd納米花鏈晶體(AuPt FANs、AuPd FANs)，并詳細研究了其氧還原電催化活性。結果表明AuPt FANs、AuPd FANs對氧氣還原反應具有較高的電催化性能。
　　(3)以HAuCl4/H2PtCl6為金屬前驅體，尿囊素為結構導向劑，采用

4、一步濕化學法簡單快捷地制備了PtAu珠狀納米鏈網材料(PtAu SCNs)。對照實驗表明，尿囊素濃度對珠狀納米鏈網形貌形成具有重要的影響。與商業(yè)Pt black和Pt-Rublack催化劑相比，PtAu SCNs對甲醇氧化反應和氧氣還原反應具有較高的催化活性與穩(wěn)定性。
　　(4)以HAuCl4/H2PdCl4為金屬前驅體，尿囊素為結構導向劑與穩(wěn)定劑，聯(lián)氨為還原劑，在冰水浴中快速構筑了雙金屬合金PdAu納米鏈網(PdAu NCNs)

5、，并詳細研究了尿囊素對其形貌、組成和電子結構的影響。與商業(yè)Pd black相比，PdAu NCNs在堿性介質中表現(xiàn)出了優(yōu)異的甲醇氧化與氧氣還原催化活性。
　　(5)以HAuCl4/H2PdCl4為金屬前驅體，抗壞血酸(AA)為還原劑，通過濕化學法利用碘離子（I-）調控，原位生長合成了還原氧化石墨烯負載的蒲公英狀AuPd核殼復合材料(Au@Pd/rGO)。與Pd/rGO、商業(yè)Pt black相比，蒲公英狀Au@Pd/rGO復合材料具