鉑基、銠基雙金屬納米晶的可控制備及催化性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池的最佳燃料為氫氣，但氫氣的貯存、運輸、安全等問題極大限制了該電池技術的商業(yè)化推廣。水合肼是有效的液體儲氫材料，在銠基催化劑的作用下可以實現(xiàn)水合肼的高效分解，給純氫燃料電池提供了新的思路。
　　以甲醇為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池（直接甲醇燃料電池）具有燃料易存儲與運輸、結構簡單、能量效率高等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。但是，燃料電池的成功商業(yè)化應用還需要在提高催化劑性能和穩(wěn)定性的同時降低成本。雙金屬催化劑具有獨特的組分

2、與結構優(yōu)勢，被認為是甲醇燃料電池催化劑的理想選擇。
　　本文圍繞燃料電池的燃料高效制備、催化劑合理設計和載體的有效開發(fā)等主要關鍵問題展開，研究鉑基、銠基雙金屬納米晶的可控制備和催化性能，總結全文工作，取得了以下主要創(chuàng)新成果:
　　(1)采用油胺作為溶劑和還原劑，一步熱注入法合成了Au-Pt核殼結構星形十面體，并應用到燃料電池的陰極氧還原反應中。胺基團的引入降低了鉑納米晶的表面能，成功實現(xiàn)了Au-Pt納米晶的外延生長，并在原子

3、尺度調(diào)控Pt外延層的厚度。對比循環(huán)測試30000次前后的氧還原反應催化性能，可知金核的引入有效提高了復合結構的催化活性和穩(wěn)定性。
　　(2)采用油胺為溶劑，合成了不同組分的Au-Pt核殼結構催化劑，應用于甲醇氧化反應中。Au-Pt納米晶催化劑獨特的孿晶十面體結構、Au核與Pt殼層間的協(xié)同作用，共同提高了甲醇氧化反應的催化活性，并增強了抗CO中毒能力。
　　(3)利用溶劑熱法制備了不同組分的Pt-Cu合金八面體納米晶，應用于甲

4、醇氧化反應中。研究發(fā)現(xiàn)氯化銅前驅(qū)體中的 Cl-離子能夠選擇性調(diào)控銅原子的欠電位沉積（UPD）晶面，是八面體納米晶形成的關鍵。由于Pt、Cu雙金屬間的協(xié)同作用，合金八面體表現(xiàn)出優(yōu)于商業(yè)鉑碳催化劑的催化活性和抗中毒性。
　　(4)設計獲得鑲嵌型結構Pt/CeO2納米棒，這一復合結構明顯提高了Pt納米晶的熱穩(wěn)定性。利用Ce3+與Pt2+離子在固液界面處自發(fā)的氧化還原反應，實現(xiàn)了鑲嵌型 Pt/CeO2這一新型催化結構的制備。同時利用透射電