發(fā)布時間：2021-12-17 02:05

　　近年來,Pt基催化劑由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì),已被證明是實(shí)現(xiàn)可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)最有效、最有發(fā)展前景的材料。然而,由于貴金屬Pt資源短缺,成本較高,因此極大地限制了其商業(yè)應(yīng)用。所以,解決Pt基納米催化劑面臨的高成本及低活性問題,如何使Pt利用率最大化并提升其電催化性能具有重要研究意義。本論文研究工作主要為設(shè)計(jì)和制備中空Pt基納米催化劑提供了新的研究思路,用以實(shí)現(xiàn)電解水制氫反應(yīng)（HER）以及氧還原反應(yīng)（ORR）中的高效能量轉(zhuǎn)化。本論文主要研究內(nèi)容如下:以乙二醇輔助還原法合成直徑約為90-150 nm的鎳納米線為模板,采用置換反應(yīng)和酸刻蝕制備出炭黑負(fù)載中空PtNi納米串催化劑,考察制備反應(yīng)條件對催化劑結(jié)構(gòu)和HER性能的影響。結(jié)果表明,90℃下,置換時間為20 min,隨后使用200μL鹽酸刻蝕60 min后得到的炭黑負(fù)載中空PtNi納米串催化劑具有最佳的HER性能。在1.0 mol/L的KOH電解液中,電流密度達(dá)到10 mA/cm²時,該催化劑所需的過電勢為44 mV。經(jīng)過長達(dá)50000次的循環(huán)伏安穩(wěn)定性測試之后,其半波電位僅下降0.056 V,因此證實(shí)中空PtNi納米... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 一維鉑基納米催化劑的研究進(jìn)展
    1.2 一維鉑基納米催化劑的合成方法
        1.2.1 硬模板法
        1.2.2 軟模板法
        1.2.3 犧牲模板法
        1.2.4 無模板法
    1.3 一維鉑基納米催化劑的性能研究
        1.3.1 電解水制氫(HER)
        1.3.2 氧還原反應(yīng)(ORR)
    1.4 本論文選題依據(jù)及研究內(nèi)容
2 實(shí)驗(yàn)總述
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器
    2.2 材料表征
    2.3 催化劑性能評價(jià)
        2.3.1 電解水制氫(HER)性能
        2.3.2 氧還原反應(yīng)(ORR)性能
3 犧牲模板法制備中空PtNi納米串/納米鏈催化劑及其電化學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 不同尺寸的鎳納米線模板的合成
        3.2.2 Ni@Pt納米串和Ni@Pt納米鏈催化劑的制備
        3.2.3 中空PtNi納米串和PtNi納米鏈催化劑的制備
        3.2.4 炭黑負(fù)載中空PtNi納米串和PtNi納米鏈催化劑的制備
    3.3 不同尺寸的鎳納米線模板的結(jié)果與討論
        3.3.1 TEM表征與分析
        3.3.2 XRD表征與分析
    3.4 Ni@Pt納米串和Ni@Pt納米鏈催化劑的結(jié)果與討論
        3.4.1 TEM表征與分析
        3.4.2 XRD表征與分析
    3.5 中空PtNi納米串催化劑的結(jié)果與討論
        3.5.1 制備條件對催化劑電解水制氫性能的影響
        3.5.2 中空PtNi納米串催化劑的表征與討論
        3.5.3 電解水制氫性能分析
    3.6 中空PtNi納米鏈催化劑的結(jié)果與討論
        3.6.1 制備條件對催化劑氧還原性能的影響
        3.6.2 中空PtNi納米鏈催化劑的表征與討論
        3.6.3 氧還原電化學(xué)性能分析
    3.7 本章小結(jié)
4 一鍋法制備炭黑負(fù)載中空Pt基納米鏈催化劑及其電化學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 NiCo、NiCoFe納米鏈催化劑的制備
        4.2.2 炭黑負(fù)載中空PtNiCo、PtNiCoFe納米鏈催化劑的制備
        4.2.3 炭黑負(fù)載中空PtNi納米鏈催化劑的制備
        4.2.4 分步法制備炭黑負(fù)載中空PtNi、PtNiCo納米鏈催化劑
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 納米線催化劑的電鏡表征及分析
        4.3.2 納米鏈催化劑的XPS表征及分析
        4.3.3 中空PtNiCo納米鏈催化劑電解水制氫性能分析
        4.3.4 中空Pt基納米鏈催化劑XRD表征及分析
        4.3.5 中空Pt基納米鏈催化劑電解水制氫性能分析
        4.3.6 中空Pt基納米鏈催化劑氧還原性能分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點(diǎn)與研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3539212