24711.鉑基合金網(wǎng)絡(luò)和二維納米半導(dǎo)體的制備及催化性能研究

1、鉑基合金網(wǎng)絡(luò)和二維納米半導(dǎo)體的制備及催化性能研究鉑基合金網(wǎng)絡(luò)和二維納米半導(dǎo)體的制備及催化性能研究StudyontheSynthesisCatalyticPerfmanceofwkShapedPtBasedAlloys2DSemiconductNanostructures一級(jí)學(xué)科：化學(xué)學(xué)科專(zhuān)業(yè)：物理化學(xué)作者姓名：許友指導(dǎo)教師：張兵教授陳宇教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一四年五月摘要煤炭、石油等傳統(tǒng)化石燃料的過(guò)度開(kāi)發(fā)和使用，引發(fā)了空前的能源危機(jī)，同

2、時(shí)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，并導(dǎo)致了全球性氣候異常，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的生存和社會(huì)的發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)綠色、高效、可持續(xù)的新能源和新能源動(dòng)力技術(shù)具有十分重要的意義。近二十多年來(lái)，納米科技取得了飛速的發(fā)展和巨大的進(jìn)步，尤其值得指出的是，納米催化材料和納米催化技術(shù)在新能源領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用并表現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。本文以納米催化材料在低溫燃料電池和制氫技術(shù)中的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，研究了幾種新型納米結(jié)構(gòu)材料的合成及其形貌、結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控的新途徑，并探索它

3、們?cè)谛履茉搭I(lǐng)域中的應(yīng)用潛能。主要的研究工作如下：1.發(fā)展了一種室溫軟模板輔助的液相還原方法，合成了Pt3Ni和組分可控的PtCo二元合金海綿狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由粒徑~10nm的合金納米顆粒相互熔合交聯(lián)而形成，具有高多孔性、大的比表面積和豐富的催化活性位等特點(diǎn)，對(duì)有機(jī)小分子電氧化反應(yīng)和氧氣還原反應(yīng)均表現(xiàn)出良好的催化活性和穩(wěn)定性。2.拓展室溫軟模板輔助的液相還原方法到多元金屬合金體系，成功制備了具有納米顆粒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的、組分可調(diào)的PtC

4、uCoNi和PtFeCoNi四元合金。這些四元合金納米顆粒網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)甲醇電氧化反應(yīng)具有優(yōu)越的催化性能。3.開(kāi)發(fā)了一種吡咯誘導(dǎo)的還原轉(zhuǎn)化策略，制備了氧化亞銅聚吡咯復(fù)合多孔納米片。探討了實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)產(chǎn)物形貌、組成等的影響?；趯?duì)中間體的表征和分析結(jié)果，提出了可能的化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)制。所得到的氧化亞銅聚吡咯復(fù)合多孔納米片在堿性條件下可表現(xiàn)出有效的氧氣還原催化活性、較好的穩(wěn)定性以及良好的抗甲醇滲透能力。4.利用一種基于無(wú)機(jī)—有機(jī)雜化前驅(qū)物的新型的陰離子

5、交換法，制備了FeP多孔納米片。結(jié)合對(duì)中間體的表征和分析，研究了化學(xué)轉(zhuǎn)化的機(jī)制，并證明此合成策略具有一定的普適性。該FeP多孔納米片具有優(yōu)越的電解水制氫性能。5.通過(guò)一種基于無(wú)機(jī)—有機(jī)雜化前驅(qū)物的超聲輔助液相剝離方法，成功制備了厚度約為4nm的CdS二維納米片。所制備的CdS納米片具有超薄的特性，可以增強(qiáng)對(duì)光子的吸收，提供豐富的光催化反應(yīng)活性位，同時(shí)能有效地促進(jìn)光生載流子的遷移和分離，使其表現(xiàn)出優(yōu)越的光催化分解水制氫性能。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：