鉑銅合金納米線的合成及對(duì)甲醇電催化性能的研究.pdf

1、研究催化活性高、耐用性好且價(jià)格低廉的Pt基催化劑，對(duì)于推進(jìn)燃料電池技術(shù)來說是有著非常重要意義的一項(xiàng)研究。由于單金屬Pt在甲醇催化應(yīng)用中容易被CO類中間物質(zhì)吸附毒化而使得催化活性降低，研究高穩(wěn)定性的Pt基催化劑則成為了一項(xiàng)重要課題。當(dāng)兩種不同的金屬形成合金時(shí)，由于其協(xié)同效應(yīng)和電子效應(yīng)的共同作用，可以有效提高催化劑的催化活性及穩(wěn)定性。近來PtCu合金納米材料頗受關(guān)注。研究表明，當(dāng)Pt與Cu形成合金時(shí)，能大大提高單金屬Pt的催化性能，并且Pt

2、Cu合金催化劑的穩(wěn)定性和抗中毒性均有很大提升。此外，由于合金納米線材料具有高比表面積，催化過程中線結(jié)構(gòu)利于傳質(zhì)傳電子，在催化材料領(lǐng)域也是一大熱點(diǎn)。在眾多合成納米線的方法中，溶劑熱法簡(jiǎn)單易操作，可控性高，不需要加入任何模板或外加場(chǎng)，使其頗具優(yōu)勢(shì)且前景很好。目前已成功利用該法合成了Pt、PtAu、PtPd、PtCu和PtNi等納米線材料。然而之前的工作只集中在納米線的合成表征與催化應(yīng)用上，沒有將納米線的成分與各項(xiàng)物理性質(zhì)聯(lián)系起來進(jìn)行研究，也

3、缺乏對(duì)催化機(jī)理的探究。
　　本文采用無模板溶劑熱法成功合成了成分可控的超細(xì)PtCu合金納米線，并通過EDX、SEM、TEM、XRD、XPS及電化學(xué)測(cè)量等方法，系統(tǒng)的研究了合金納米線的合成條件、生長(zhǎng)機(jī)理、催化活性穩(wěn)定性與成分之間的關(guān)系、催化機(jī)理。獲得了以下研究結(jié)果:
　　(1)PtCu納米線的最佳合成條件為: KOH500 mg，EG/DMF比例為4∶6，反應(yīng)溫度170℃，反應(yīng)時(shí)間為8h。PtCu納米線的生長(zhǎng)機(jī)理為晶格取向生長(zhǎng)

4、機(jī)理。
　　(2)單根PtCu納米線徑約為1.3 nm，線束直徑范圍25±9 nm。PtCu納米線為面心立方合金相結(jié)構(gòu)。其成分可以通過控制初始反應(yīng)溶液中的Pt與Cu的離子比來實(shí)現(xiàn)控制，離子配比與納米線成分變化成線性關(guān)系。
　　(3)PtCu合金納米線對(duì)甲醇氧化的電催化作用展現(xiàn)出與成分相關(guān)的催化協(xié)同效應(yīng)。其中Pt32Cu68合金納米線對(duì)甲醇氧化反應(yīng)的電催化活性最高，質(zhì)量電流密度達(dá)到707 mA·mg-1，穩(wěn)定性最好，其抗CO中