Au@Pt納米顆粒及Au@Pt-C催化劑的制備與表征.pdf

1、陽極催化劑是直接甲醇燃料電池的組成部分之一，貴金屬鉑是目前常用的理想催化劑，但是它存在價格高、資源少及易被毒化等缺點(diǎn)，限制了直接甲醇燃料電池的商業(yè)化。金核鉑殼(Au@Pt)納米顆粒代替單純的鉑作為陽極催化劑，一方面可以降低成本，另一方面可以提高催化活性。本文首先采用不同的方法制備不同粒徑大小的金納米顆粒，并通過控制變量法研究制備過程中的工藝參數(shù)的影響方式。金納米溶膠的物理特征先通過紫外-可見分光光度計(UV-Vis)表征，顆粒大小、形貌

2、通過透射電子顯微鏡(TEM)表征。然后采用連續(xù)還原法制備Au@Pt納米顆粒，將其負(fù)載在VulcanXC-72R上，記為Au@Pt/C，并采用UV-Vis、TEM、能譜儀(EDS)、X射線光電子能譜儀(XPS)表征Au@Pt納米顆粒的核殼結(jié)構(gòu)，同時采用TEM、XRD、XPS表征Au@Pt/C催化劑的物理特征，循環(huán)伏安法(CV)表征Au@Pt/C催化劑的電化學(xué)特征。所得主要結(jié)論如下:
　　 (1)制備1-10nm的金納米粒子時，選用

3、硼氫化鈉為還原劑，硼氫化鈉與氯金酸的摩爾比為3.75∶1，氯金酸與保護(hù)劑PVP的質(zhì)量比為1∶1，在反應(yīng)溫度為100℃并且在氯金酸和PVP的混合溶液中迅速加硼氫化鈉制備的金顆粒均一、分散性好，平均粒徑為4.3nm。
　　 (2)制備10-20nm的金納米顆粒時，采用檸檬酸鈉為還原劑和保護(hù)劑，氯金酸與檸檬酸鈉的摩爾比為1∶4.5，在反應(yīng)溫度為100℃并且在檸檬酸鈉的沸騰溶液中迅速加入氯金酸制備的金納米粒子的分散性良好、粒徑分布窄，平

4、均粒徑為13.8nm。
　　 (3)晶種法制備大粒徑金納米粒子時，采用弱還原劑亞硫酸鈉、抗壞血酸的效果要優(yōu)于強(qiáng)還原劑硼氫化鈉，抗壞血酸的效果最佳。氯金酸前體和晶種之比從8∶1、6∶1、4∶1變化到2∶1時，生成的金納米粒子的粒徑由大變小，粒徑分布先變窄后變寬，當(dāng)氯金酸與晶種的比為4∶1時，更有利于生成形狀規(guī)則、粒徑分布窄的金納米顆粒。
　　 (4)采用連續(xù)還原法制備Au@Pt納米顆粒，采用13.8nm的金溶膠作為金核，抗

5、壞血酸作為還原劑，當(dāng)抗壞血酸與氯鉑酸的摩爾比為4∶1時，為反應(yīng)中抗壞血酸的最佳加入量。Au@Pt納米顆粒負(fù)載在經(jīng)過惰性氣體氮?dú)獗Ｗo(hù)下熱處理得到的VulcanXC-72R形成的Au@Pt/C(1∶2)催化劑的催化性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于負(fù)載在未經(jīng)任何處理的炭黑上形成的催化劑的催化活性。采用循環(huán)伏安法測試具有不同Au/Pt的Au@Pt/C催化劑的催化性能，其大小順序為:Au@Pt/C(1∶2)＞Au@Pt/C(1∶1)＞Au@Pt/C(1∶4)＞Au@