小分子調(diào)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(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)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(yán)重制約了這兩種材料的廣泛使用。鑒于此，本文從開發(fā)經(jīng)濟(jì)友好、性能優(yōu)越的新型電催化材料目的出發(fā)，成功構(gòu)筑了六種具有較大電化學(xué)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(diào)控催化劑的形貌、組成及結(jié)構(gòu)，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(qū)體，尿素為結(jié)構(gòu)導(dǎo)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(yīng)和甲醇氧化反應(yīng)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(qū)體，以生物活性小分子二羥丙茶堿(C10H14N4O4)為形貌導(dǎo)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(xì)研究了其氧還原電催化活性。結(jié)果表明AuPt FANs、AuPd FANs對氧氣還原反應(yīng)具有較高的電催化性能。
　　(3)以HAuCl4/H2PtCl6為金屬前驅(qū)體，尿囊素為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，采用

4、一步濕化學(xué)法簡單快捷地制備了PtAu珠狀納米鏈網(wǎng)材料(PtAu SCNs)。對照實驗表明，尿囊素濃度對珠狀納米鏈網(wǎng)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(yīng)和氧氣還原反應(yīng)具有較高的催化活性與穩(wěn)定性。
　　(4)以HAuCl4/H2PdCl4為金屬前驅(qū)體，尿囊素為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑與穩(wěn)定劑，聯(lián)氨為還原劑，在冰水浴中快速構(gòu)筑了雙金屬合金PdAu納米鏈網(wǎng)(PdAu NCNs)

5、，并詳細(xì)研究了尿囊素對其形貌、組成和電子結(jié)構(gòu)的影響。與商業(yè)Pd black相比，PdAu NCNs在堿性介質(zhì)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(qū)體，抗壞血酸(AA)為還原劑，通過濕化學(xué)法利用碘離子（I-）調(diào)控，原位生長合成了還原氧化石墨烯負(fù)載的蒲公英狀A(yù)uPd核殼復(fù)合材料(Au@Pd/rGO)。與Pd/rGO、商業(yè)Pt black相比，蒲公英狀A(yù)u@Pd/rGO復(fù)合材料具