氨基酸輔助鈀納米顆粒的合成與表征.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人類對能源的需求不斷上升。直接燃料電池因具有能量轉(zhuǎn)化率高、無污染等特點而受到世界各國廣泛關(guān)注。高性能電催化劑的設(shè)計與制備是燃料電池發(fā)展的關(guān)鍵。由于具有優(yōu)異的電學(xué)和催化性能，鈀納米電催化劑的研究受到重視。本論文研究了鈀納米顆粒的制備及其物理化學(xué)性質(zhì)，主要內(nèi)容如下：
　?。?）研究發(fā)現(xiàn)，通過溶劑熱合成方法，以丙氨酸和苯丙氨酸作為還原劑，可分別合成出粒徑約為35 nm的鈀納米顆粒和約為100 nm的球形鈀納米晶組裝體

2、，且后者是由尺寸約為10 nm的納米晶通過有序組裝而形成。這可能是由于在合成過程中，苯丙氨酸分子在納米晶表面的吸附使其難于繼續(xù)長大而利于納米晶之間的組裝，最終形成球形的鈀納米晶組裝體。研究表明，鈀納米顆粒和納米晶組裝體的電化學(xué)活性面積分別約為15.8 m2 g-1和102 m2 g-1。鈀納米晶組裝體表現(xiàn)出更高的電催化氧化乙醇活性，其在正向和負(fù)向掃描時的催化電流密度分別為1.43 A mg-1和1.24 A mg-1；此外，納米晶組裝體

3、的電催化穩(wěn)定性也更加優(yōu)異，電催化循環(huán)600圈后，其電流密度仍保持為最高值的98％。
　?。?）基于溶劑熱合成的方法，研究合成體系中還原劑以及表面活性劑的影響時發(fā)現(xiàn)，在合成過程中分別添加色氨酸、酪氨酸、尿素、力肽和離子液體以及十六烷基三甲基溴化銨、十八胺和聚丙烯酸等，則主要得到鈀納米顆粒聚集體，且其電催化活性明顯較鈀納米晶組裝體的要低。這應(yīng)是由于在鈀納米顆粒合成過程中，還原劑的還原能力以及鈀納米晶表面吸附性質(zhì)共同決定了鈀納米顆粒的形

4、貌；而且，當(dāng)表面活性劑未能在合成過程中完全包覆鈀納米顆粒，則得到納米顆粒聚集體結(jié)構(gòu)。
　　（3）研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)合成體系中含有硫脲，硫脲中的硫原子會直接與鈀前驅(qū)物反應(yīng)，而不能得到純的鈀納米顆粒。鈀銅雙金屬電催化劑的探索實驗表明，當(dāng)合成體系中鈀與銅的摩爾比為1:1時，所得雙金屬電催化劑具有較好的電催化氧化乙醇活性，而且在循環(huán)伏安圖中沒有觀察到明顯的雜質(zhì)峰，在正向和負(fù)向掃描過程中，其催化電流密度分別為0.88 A mg-1和1.19 A