一鍋濕化學(xué)法可控合成金基納米復(fù)合材料及其電催化性能研究.pdf

1、貴金屬納米材料（如Au、Ag、Pt和Pd）是最重要的功能材料之一，在催化、傳感、能源儲(chǔ)存、生物醫(yī)學(xué)診斷和治療等領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，因而已贏得了越來(lái)越多的研究興趣。貴金屬納米晶體的性質(zhì)取決于其本身的許多物理參數(shù)（比如組成、尺寸、形狀、表面形貌以及結(jié)構(gòu)），通過(guò)調(diào)節(jié)這些參數(shù)，可以定向地調(diào)節(jié)并提高納米晶體在特殊應(yīng)用中的性能。近年來(lái)，各國(guó)科學(xué)家致力于研究貴金屬納米晶體的形貌調(diào)控及其性質(zhì)，并已取得了一定的進(jìn)展。
　　本文采用簡(jiǎn)單快速的一鍋

2、濕化學(xué)法調(diào)控合成了四種二元金基納米材料催化劑，并詳細(xì)研究了它們的形貌、組成、結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)也深入探究了納米材料的生長(zhǎng)機(jī)理及其對(duì)電化學(xué)反應(yīng)的催化活性和穩(wěn)定性。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)部分:
　　(1)核-殼狀鉑金合金納米晶的合成及其對(duì)甲醇的電催化氧化性能研究
　　通過(guò)一種簡(jiǎn)單的一鍋連續(xù)共還原法，使用寡核苷酸輔助合成了輪廓分明的枝狀Pt-Au核-殼合金納米晶(Pt-Au CSANCs)。在Pt-Au CSANCs的核層和殼層中，

3、Pt與Au的原子比分別為4∶1和2∶3。通過(guò)一系列對(duì)照實(shí)驗(yàn)證明，封端劑聚肌苷酸的用量和連續(xù)共還原的合成策略對(duì)于形成具有特殊結(jié)構(gòu)的Pt-Au CSANCs十分重要。與普通結(jié)構(gòu)的PtAu合金納米晶與商業(yè)鉑黑催化劑相比，所合成的核-殼納米結(jié)構(gòu)對(duì)堿性介質(zhì)中甲醇氧化反應(yīng)具有更強(qiáng)的電催化活性和穩(wěn)定性。
　　(2)枝狀金鈀合金納米晶的合成及其對(duì)肼的電催化氧化性能研究
　　通過(guò)一種簡(jiǎn)單的一鍋連續(xù)共還原法合成了枝狀金鈀合金納米晶(AuPdDA

4、NCs)，在合成過(guò)程中使用3-氨基吡嗪-2-羧酸作為封端劑。采用循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電流法測(cè)試AuPd DANCs對(duì)聯(lián)氨氧化反應(yīng)(HOR)的電催化活性以及穩(wěn)定性，結(jié)果表明，AuPd DANCs相比于AuPd納米晶、鈀納米晶以及商業(yè)鈀黑催化劑具有更強(qiáng)的催化性能。采用線性掃描伏安法進(jìn)一步研究了HOR在AuPdDANCs修飾電極上的催化氧化機(jī)理和動(dòng)力學(xué)。AuPd DANCs優(yōu)異的催化性能使其在燃料電池方面表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　(3)g

5、-C3N4負(fù)載金鈀納米簇的合成及其電催化性能研究
　　采用一種溫和的一鍋濕化學(xué)法合成了分散均勻的金鈀納米簇負(fù)載于類石墨烯氮化碳(AuPd NCs/g-C3N4)上，不使用任何特殊的添加劑。所得到的納米復(fù)合材料具有較大的電化學(xué)活性面積且對(duì)氧還原反應(yīng)表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能，起始和半波電位分別為1.09和0.98V(vs.NHE)，且在半波電位下的動(dòng)力學(xué)電流密度達(dá)到了1.86mA cm-2。此外，該納米催化劑對(duì)電解析氫反應(yīng)也表現(xiàn)出增強(qiáng)的催

6、化、性能，析氫反應(yīng)的起峰電位為-29mV(vs.NHE)，塔菲爾斜率為47mV dec-1。這些結(jié)果表明AuPd NCs/g-C3N4具有比商業(yè)Pt/C和Pd/C催化劑更優(yōu)異的催化性能，也預(yù)示著該材料有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　(4)還原氧化石墨烯負(fù)載金鉑納米枝晶的合成及其電催化性能研究
　　采用離子液體（1-氨丙基-3-甲基咪唑溴鹽）作為穩(wěn)定劑和封端劑，采用一鍋共還原法合成還原氧化石墨烯支撐的具有良好分散性的雙金屬金鉑合金納