核壳结构AgPt纳米粒子和Pt纳米空球的制备及催化C1有机小分子氧化性能

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2、阅和借阅。本人授权江西师范大学研究生院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：嗣剜认导师签名：研姚签字日期：触伤年彦月易日签字日期：加一年6月苫日摘要C1有机小分子(jtlCH30H、HCOOH、HCHO等)可作液体燃料电池的燃料而备受人们的广泛关注。Pt材料不论在酸还是在碱性介质中，迄今为止仍然是Cl有机小分子电催化氧化最好的单组分催化剂，但Pt催化材料资源稀缺、价格昂贵和其催化活性位易被

3、C1有机小分子氧化所产生的强吸附中间体CO中毒，从而阻碍了其在燃料电池中的商业化进程。因此，降低铂的用量，提高其利用效率、催化活性及稳定性，延长使用寿命和寻找性能更为优异的阳极催化材料仍然是目前有机小分子燃料电池的研究热点。人们首先想到的是将常规金属铂纳米化以提高其催化活性、利用效率和用量，但因纳米材料表面积大，表面能高，易团聚而降低催化活性，亦影响了其稳定性和使用寿命。于是人们将铂纳米粒子负载在高比表面积的碳粉上，制成碳载铂，以期阻止其团聚失活，虽然在一定程度上提高了其稳定性和使用寿命，但是碳粉在一定电位下易氧

4、化腐蚀，难以避免其负载的铂纳米粒子因逐渐脱落、团聚而失活。然而，金属空心(如球形、棒形等)催化材料表面多孔，比表面积大、密度低、利用效率高，由球壳结构支撑的纳米粒子催化活性和稳定性好，在一定程度上表现出比实心纳米粒子更优越的催化性能。本小组以纳米Se球作模板，批量合成了催化Cl有机小分子氧化活性高、稳定性好的铂纳米空球及其修饰玻碳电极，但应该指出的是Se易与Pd、Ru等过渡金属形成化合物，难以合成催化性能可能比铂纳米空球更好的Pt．Pd、Pt．Ru等两元或多元过渡金属金属纳米空球。为此本论文改用银模板合成铂纳米空

5、球，研究了以银为模板合成铂纳米空球的方法、组成与工艺，检测了其形貌与结构，探讨了其对Cl有机小分子氧化的电催化性能，为进一步合成Pt-Pd、Pt．Ru等两元或多元金属纳米空球开辟了道路，创造了条件。(1)在比常温稍低的温度下，以硝酸银为前驱体，抗坏血酸为还原剂，PVP为表面活性剂，在水溶液中合成了一定粒径的银溶胶。分别考察了溶液pH和温度对银溶胶合成的影响，为银模板的合成寻找了一个比较合适的体系。发现在碱性环境和18"C条件下更易合成银溶胶，并且银颗粒的大小随着pH的不同而不同。(2)以银溶胶为模板，利用连续还原

6、法在水相中合成了尺寸均一、分散性较好的核壳结构的Ag@Pt和铂空球纳米粒子，为以银作模板合成铂纳米空球提供了实验依据。(3)采用SEM、TEM、EDX和XRD等技术对所制备的铂纳米空球的形貌、组成、结构进行了表征，结果显示铂纳米空球粒子大小较均一、分散性好；壳层厚度可调，球壳表面粗糙并由许多铂原子簇线组成，其结构为多晶铂。(4)采用常规电化学方法(循环伏安法和计时电流等方法)研究了在不同支持电解质中铂纳米空球对甲醇、甲酸、甲醛的电催化氧化反应历程；探讨了铂纳米空球修饰电极作为传感器在分析C1有机小分子的浓度中的应

7、用；考察了电极表面形貌、结构对催化性能的影响，为C。有机小分子直接燃料电池阳极催化剂的制备提供了一定的实验和理论依据。关键词：银溶胶；核．壳结构纳米粒子；铂纳米空球；电催化氧化AbstractCtsⅡlallmolecules(suchasCH30H，HCOOH，HCHO，etc．)callbeusedasthe如elofliquidfuelcellwhichhavearousedmuchgreatinterests·Ptmaterial，org锄cm01eculesinelectrocatalyticoxidm

8、ion．However,theresourcesofPtmaterialsmacldora】l【alinemediumstillisthebestsingle-componentcatalystsofelsmallorgamcarescarce，expensiveandthecatalyticactivesitesaresusceptiblepoisonedbyCOwhi