鉑基催化劑的三維構(gòu)筑及其應(yīng)用.pdf

1、金屬鉑(Pt)是常用的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)催化劑，PEMFC的商業(yè)化進(jìn)程中，一直面臨著包括成本過高，緩慢的氧還原動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，催化劑耐久性差等因素，因此通過化學(xué)方法獲得催化活性高，穩(wěn)定好的電催化劑是十分有實(shí)際意義和價(jià)值的。
　　研究表明納米材料表面具有大量價(jià)鍵不飽和原子，可提高Pt基催化劑活性，因此，通過控制反應(yīng)過程中的動(dòng)力學(xué)因素去調(diào)控納米材料的形貌，使其表面含有豐富的價(jià)鍵不飽和原子將會(huì)有效提升Pt催化劑性能。與此同時(shí)，

2、將過渡性金屬引入到Pt基納米材料中形成合金，同樣是有效的方式去提升Pt催化劑的活性與抗中毒性。本研究的主要內(nèi)容如下:
　　1.在陽離子表面活性劑（十六烷基溴化三甲胺，CTAB）形成的膠體溶液中，以碲納米線為模板，氯鉑酸為Pt前體，通過控制Pt反應(yīng)前驅(qū)體的添加速率，得到了具有大量棱角邊原子的刺狀多孔Pt納米管晶體材料。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CTAB可以有效促進(jìn)Pt納米結(jié)構(gòu)中富含價(jià)鍵不飽和原子“枝”晶微結(jié)構(gòu)的形成，刺狀Pt管對甲醇氧化時(shí)峰電流值可達(dá)

3、0.26 mA/μg，高于商業(yè)Pt/C的0.17 mA/μg，進(jìn)行循環(huán)測試1000 s之后，發(fā)現(xiàn)刺狀多孔Pt納米管的穩(wěn)定性也同樣優(yōu)于Pt/C。
　　2.以CTAB為包覆劑，碲納米線為模板，通過采用兩步添加Pt前驅(qū)物并中途改變反應(yīng)溫度的操作方式，成功獲得枝狀Pt花納米晶體，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)模板Te原子的摩爾體積是Pt原子的2.24倍，在合成過程中起到了非常重要的作用，枝狀納米Pt花對甘油進(jìn)行電催化氧化時(shí)峰電流值可達(dá)0.18 A/mg，是Pt

4、/C(0.07 A/mg)的2.6倍，穩(wěn)定性測試5000 s后，枝狀Pt花的活性仍優(yōu)于Pt/C。
　　3.利用N，N-二甲基甲酰胺與油酸組成的油相體系合成截角Pt和PtCu八面體顆粒，通過調(diào)控反應(yīng)過程中的溫度，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)則納米顆粒的自組裝，當(dāng)反應(yīng)前驅(qū)體的濃度較大的時(shí)候，可形成微米級多孔Pt和PtCu框架積木組裝體(SMPB)，當(dāng)反應(yīng)濃度降低時(shí)，可形成Pt和PtCu框架納米網(wǎng)規(guī)則陣列結(jié)構(gòu)(M)，結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)這種規(guī)則有序結(jié)構(gòu)的銜接部位