燃料電池技術來源于原電池反應,原理是將燃料分子的化學能轉化為電能進行輸出。這個轉化過程與傳統(tǒng)內燃機發(fā)電過程（化學能-熱能-動能-電能）不同,因此不受卡諾循環(huán)的限制,可以達到極高的轉換效率。并且燃料電池排出的產(chǎn)物幾乎都是二氧化碳和水,具有清潔高效環(huán)保的特點。尤其這些年來人們對于霧霾天氣所帶來的健康危害越來越重視,使得這個特點尤為重要。然而,傳統(tǒng)商用Pd/C催化劑的電催化效率較低,使得陽極的氧化過程緩慢,并且催化劑的用量大造成了高昂的成本,這些都成為了制約其發(fā)展的關鍵因素。隨著近年來對于電催化的研究,許多新型的高性能、壽命長、成本低的電催化劑陸續(xù)出現(xiàn)。其中,尤以貴金屬Pd基材料得到了來自能源,材料科學,電化學,納米科學等領域的廣泛關注。Pd在甲酸電氧化催化反應中表現(xiàn)出了比Pt具有更強的活性,甲酸在Pd的表面更加容易分解。然而,單一的Pd元素在催化過程中對CO的耐受性不是很理想,容易失活。因此,將雜化體系引入Pd基材料,例如摻入非貴金屬元素進行形貌與反應位點的調控、向催化劑材料中摻雜入合適的碳材料提高質荷傳輸?shù)乃俣?對提高催化劑的電催化性能有著非常重要的意義。本論文致力于設計與制備一系列的雙... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１：氫燃料電池反應示意圖［｜（）］

基于貴金屬納米雜化材料的合成及其電化學性質的研究?第一章??最廣泛的是鉑炭催化劑，由于其對于直接醇類燃料電池具有很好的催化活性。但??是其瓶頸在于表面鉑原子容易與Ｃ０相結合導致中毒，從而大大降低了電催化劑??穩(wěn)定性和使用壽命１２５＿２９］。因此要想提高電催化劑的性能，必須要從結構，尺寸，??組成入手，開發(fā)新型催化劑。近年來，納米級的貴金屬基電催化劑成為了研宄熱??點。其中，非貴金屬的摻雜就是一個熱門的研宄方向，如圖１－２所示。非貴金屬??雜化體系的引入，可以實現(xiàn)貴金屬基納米材料的結構、組成與尺寸的調控，進而??提升催化性能。目前，非貴金屬摻雜導致了各種新型的結構井噴，例如核殼，合??金，超支化等，都具有不錯的催化性能。這些納米結構在成分，尺寸，電子結構??等方面都可以進行調控，具有很好的研究前景。??Ｎｏｎ－ｎｏｂｌｅ?Ｊ（??？〇ｅ?Ｎｏｂｌｅ????闕？■??？?□?＿??圖１－２：非貴金屬摻雜的示意圖［６】。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｎｏｎ－ｎｏｂｌｅ?ｍｅｔａｌ?ｄｏｐｉｎｇ．??除了鉑元素，鈀基的納米材料也具有很好的催化活性。雖然，在直接醇類燃??料電池中鈀的醇氧化和氧還原催化活性均不如鉑。但是對于甲酸燃料電池中甲酸??的電催化氧化，鈀及鈀基材料都表現(xiàn)出了優(yōu)于鉑基材料的高性能表現(xiàn)。許多相關??的理論計算也表明，鈀表面的更容易發(fā)生甲酸脫氫反應，也不容易產(chǎn)生ＣＯ中毒??現(xiàn)象［２３］。同時，鈀基催化劑對于氧還原也有較好的催化活性，其對甲醇的耐受性??７??

基于貴金屬納米雜化材料的合成及其電化學性質的研宄?第一章??只能應對一元催化劑的合成，對于多元催化劑束手無策。眾所周知，納米級電催??化劑的晶體結構，分散程度，比表面積等決定催化性能的因素會受到不同合成方??法的影響。此外，我們還關注納米粒子的組成方式。以核殼結構與混合合金結構??為例，混合合金結構就更加穩(wěn)定，并且每種元素都可以在電催化中起協(xié)同作用。??所以，這樣的物質結構可以應用于更廣泛的電催化反應，特別是在研宄納米粒子??組成、形態(tài)和大小如何影響電化學反應的體系中更加重要。例如圖１－３中，就舉??例說明了合成樹枝狀納米材料可以通過多種方法。因此，實事求是，選擇最可行??的合成方法，對于最終電催化劑的性能極為重要。目前，許多合成方法都是基于??氧化還原的化學原理，一步或者多步地將金屬鹽轉化為納米顆粒。化學方法可分??為電化學法，水（溶劑）熱分解法，化學還原法，核殼生長法，化學氣相沉積法，??微乳液法，高溫合金法，光化學法等。主要的合成方法如下文所述。??嫌??〇?－?ａ?－?ｓ??圖１－３：多種合成樹枝狀納米材料的過程的示意圖［３Ｇ］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ｔｈａｔ?ｃａｎ?ｌｅａｄ?ｔｏ?ｂｒａｎｃｈｅｄ?ｍｅｔａｌ??ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ．??電化學沉積法，是一種利用電化學方法向含有金屬鹽的水溶液通電，使金屬??９??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3237381