可控合成pd,pt貴金屬納米材料

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1、廈門大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位論文答辯Pd、Pt基貴金屬納米材料的可控合成及其電催化性能研究指導(dǎo)老師：謝兆雄教授（廈門大學(xué)）夏幼南教授（美國佐治亞理工學(xué)院）答辯人：張雷2014年12月06日12匯報(bào)提綱1.研究背景（選題依據(jù)）2.研究?jī)?nèi)容3.總結(jié)與展望Pd基貴金屬納米材料Pt基貴金屬納米材料發(fā)展新型能源勢(shì)在必行!能源與環(huán)境問題化石燃料枯竭環(huán)境污染1.研究背景（選題依據(jù)）3燃料電池?zé)o污染能量轉(zhuǎn)換效率高噪音低模塊結(jié)構(gòu)，積木性強(qiáng)Chem.Rev.,2004,104,4245優(yōu)勢(shì)：要擴(kuò)大工業(yè)化水平還需克服很多問題。41.研究背景（選題依據(jù)）質(zhì)子交換膜燃料電池四

2、大關(guān)鍵性材料燃料電池中使用的貴金屬催化劑相當(dāng)昂貴，極大阻礙其發(fā)展。質(zhì)子交換膜電催化劑擴(kuò)散層雙極板51.研究背景（選題依據(jù)）提高Pt、Pd基貴金屬納米催化劑性能途徑：增加比表面積，提高原子利用率調(diào)控表面結(jié)構(gòu)改善催化劑成分Pt基貴金屬納米材料質(zhì)子交換膜燃料電池：陰極催化材料甲酸、甲醇、乙醇燃料電池：陽極催化材料Pd基貴金屬納米材料甲酸、甲醇、乙醇燃料電池：陽極催化材料61.研究背景（選題依據(jù)）提高比表面積J.Am.Chem.Soc.2009,131,4588.J.Am.Chem.Soc.2009,131,9152.J.Phys.Chem.C200

3、9,113,10568.NanoLett.2014,14,3570尺寸形貌核殼71.研究背景（選題依據(jù)）Science,2007,315,493.組分調(diào)控Science,2009,324,1302.金屬間的協(xié)同作用，使雙金屬納米材料在物理和化學(xué)性質(zhì)方面往往具有更加獨(dú)特的性能。81.研究背景（選題依據(jù)）表面結(jié)構(gòu)控制Science,2007,316,732.Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,8901.AuPdPt-Cu電化學(xué)法液相還原法91.研究背景（選題依據(jù)）選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容貴金屬催化劑成本高，需要更深入研究。液相還原法步驟

4、簡(jiǎn)便，利于工業(yè)化制備。改善催化劑活性對(duì)于燃料電池的擴(kuò)大化生產(chǎn)至關(guān)重要。以燃料電池中使用的Pd、Pt基貴金屬催化劑為研究對(duì)象。以液相還原法為主要合成方法。以提高催化劑活性為最終目的。101.研究背景（選題依據(jù)）表面結(jié)構(gòu)控制材料組分調(diào)控+提高比表面積+表面結(jié)構(gòu)控制表面結(jié)構(gòu)控制材料組分調(diào)控+催化性能選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容以燃料電池中使用的Pd、Pt基貴金屬催化劑為研究對(duì)象。以液相還原法為主要合成方法。以提高催化劑活性為最終目的。111.研究背景（選題依據(jù)）研究?jī)?nèi)容尺寸調(diào)控：小于10nm的單分散Pd納米晶體表面結(jié)構(gòu)+組分調(diào)控：Cu2+輔助合成Au-Pd合

5、金納米晶體比表面積+表面結(jié)構(gòu)+組分調(diào)控：Pd-Cu雙金屬三角叉表面結(jié)構(gòu)調(diào)控：具有{hkk}晶面裸露的Pt納米晶體比表面積+表面結(jié)構(gòu)+組分調(diào)控：具有超薄Pt殼層的Pd@Pt核殼納米八面體Pd基貴金屬納米材料Pt基貴金屬納米材料121.研究背景（選題依據(jù)）單分散Pd納米晶體平均尺寸分別為：5.4nm,5.0nm,4.7nm和5.8nm有機(jī)胺體系還原劑：甲醛油胺十八胺正辛胺正丁胺Pd基13HR-TEM表征Pd基Pd納米晶體表現(xiàn)為二十面體形貌，表面由{111}晶面裸露。14單分散Pd納米晶體FT-IR表征Pd基納米晶體表面由有機(jī)胺吸附。15單分散Pd

6、納米晶體有機(jī)相晶種生長(zhǎng)法Pd基Pd納米晶體尺寸可以從5nm至10nm進(jìn)行調(diào)控。16單分散Pd納米晶體本章小結(jié)：通過有機(jī)胺作為溶劑，以甲醛為還原劑，得到了單分散性很好的尺寸在5nm至10nm之間的Pd納米晶體。這種尺寸非常小的，分散性很好的Pd納米晶體可以通過進(jìn)一步負(fù)載實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用到燃料電池反應(yīng)中。尺寸調(diào)控Pd基17單分散Pd納米晶體Cu2+輔助合成Au-Pd合金六八面體Pd基雙金屬的三種典型結(jié)構(gòu)：核殼異質(zhì)節(jié)合金共還原法制備Au-Pd合金AuCl4-Au1.00VPdCl42-Pd0.59VCu2+Cu0.67VUPD在體系中引入Cu2+如何避免

7、相分離？18Cu欠電位沉積促進(jìn)合金形成機(jī)理Pd基19Cu2+輔助合成Au-Pd合金六八面體六八面體狀A(yù)u-Pd合金Cu(CH3COO)2輔助合成Pd基20Cu2+輔助合成Au-Pd合金六八面體六八面體狀A(yù)u-Pd合金Pd基確定為Au-Pd合金EDX沒有Cu21Cu2+輔助合成Au-Pd合金六八面體其他Cu源CuCl2Pd基Cu2+對(duì)六八面體Au-Pd合金的形成起著決定性作用22Cu2+輔助合成Au-Pd合金六八面體不引入Cu2+情況Pd基Au和Pd發(fā)生相分離23Cu2+輔助合成Au-Pd合金六八面體XPSICP-AES：Cu0.2%Pd基24

8、Cu2+輔助合成Au-Pd合金六八面體Cu確實(shí)存在于Au-Pd合金表面電催化甲酸氧化性能Pd基活性較鈀黑催化劑高4倍600S測(cè)試后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定25Cu2+輔助合成Au-