三維鈦基納米線(xiàn)復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控合成與甲醇氧化性能研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池是一種環(huán)境友好型電池，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)污染的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程等特點(diǎn)，在清潔能源的領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)商業(yè)電極中是以碳黑作為貴金屬Pt的載體，然而，碳黑容易隨著反應(yīng)的進(jìn)行在溶液中被腐蝕，另一方面，貴金屬Pt作為催化劑大大增加了電池的成本，這阻礙了燃料電池的商業(yè)化。本論文中作者將水熱合成法、磁控濺射法與化學(xué)氣相法相結(jié)合制備出具有三維空間結(jié)構(gòu)的TiO2和TiN/TiO2納米線(xiàn)作為催化劑載體，采用甲酸還原的方法在其表面獲得

2、了Pt納米顆粒與超細(xì)Pt納米線(xiàn)以及PtCu合金，系統(tǒng)研究了復(fù)合催化劑的電化學(xué)催化性能。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過(guò)水熱合成法制備得到了銳鈦礦型TiO2納米陣列，通過(guò)對(duì)溫度、溶液堿性等因素的調(diào)節(jié)，可以控制生長(zhǎng)TiO2納米線(xiàn)與納米帶。獲得的高縱橫比的TiO2納米線(xiàn)陣列，納米線(xiàn)的直徑分布在50-100nm之間，長(zhǎng)度在1-10μm左右。
　　(2)利用磁控濺射的方法，先在TiO2納米線(xiàn)陣列的表面濺射一層TiN薄膜，然后在高溫下

3、的氨氣氣氛中，對(duì)TiO2納米線(xiàn)進(jìn)行氮化處理，研究了氮化溫度對(duì)TiO2的物相和形貌的影響，通過(guò)改變不同的氮化溫度，實(shí)現(xiàn)了TiO2轉(zhuǎn)化為T(mén)iN物相。最后，綜合選擇800℃的氮化溫度制備的樣品TiN/TiO2化合物，作為復(fù)合催化劑的載體。
　　(3)采用甲酸還原法在TiO2納米線(xiàn)上負(fù)載貴金屬Pt，獲得了Pt納米顆粒與超細(xì)Pt納米線(xiàn)，成功制備出Pt/TiO2復(fù)合物，并與Pt/Ti-mesh復(fù)合物進(jìn)行比較，由于TiO2納米線(xiàn)與Pt存在協(xié)同作

4、用，在甲醇氧化的性能測(cè)試中，Pt/TiO2復(fù)合物具有更優(yōu)的電催化性能和穩(wěn)定性。
　　(4)采用甲酸還原法在氮化后的TiO2納米線(xiàn)上負(fù)載貴金屬Pt，獲得了Pt納米顆粒與超細(xì)Pt納米線(xiàn)，成功制備出Pt/TiN/TiO2復(fù)合物，并與Pt/C商業(yè)催化劑進(jìn)行比較，Pt/TiN/TiO2復(fù)合物具有更好的電催化活性和穩(wěn)定性。是因?yàn)榈蟮腡iO2具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和穩(wěn)定性。
　　(5)采用甲酸還原法在氮化后的TiO2納米線(xiàn)上負(fù)載