异金属修饰的金属电极上醇氧化反应特征研究

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1、学号：12102804常州大学硕士学位论文异金属修饰的金属电极上醇氧化反应特征研究研究生马翔宇指导教师金长春副教授学科、专业名称工业催化研究方向电催化2015年6月StudyoftheoxidationofalcoholsonmetalelectrodesmodifiedwithsecondmetalADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByMaXiang-Yu(IndustrialCatalysis)DissertationSupervisor:Prof.JinChang-ChunJune,2015常州大学

2、学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学

3、位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要直接醇类燃料电池有环境友好和效率高的优点，受到人们越来越多的重视。直接醇类燃料电池研究以酸性介质为主，其优点是生成的二氧化碳容易逸出体系，但也有酸性介质下催化剂活性低，受反应动力学限制，电池性能不高等不足。随着碱性离子交换膜的快速进步，近年来碱性介质直接醇类燃料电池研究正在积极展开。碱性条件可显

4、著加快醇氧化反应的速度，而且可采用的催化材料范围也比较广。本课题围绕炭黑或石墨烯和金属纳米粒子的复合、金属纳米粒子电极表面修饰和碱性介质条件下对醇氧化反应电催化活性等开展研究，得到以下结果：（1）以炭黑为载体，H2PtCl6为Pt的前驱体，通过化学还原法制备炭载的Pt纳米复合材料（Pt/C），然后以Ag2SO4作为Ag前驱体，在Pt纳米粒子的表面恒电位沉积Ag，制备不同Ag负载量的Pt/C电极。利用场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电镜（TEM）和X射线能谱仪（EDX）对材料的微观结构和元素组成进行了表征和分析，结果显示催化剂中的金属粒子均匀分散在炭黑上

5、，粒径较均匀。电化学测试结果显示Ag-Pt/C电极对乙醇的氧化反应有很好的催化活性。当催化剂中纳米粒子的Ag∶Pt原子百分比为1∶50时，其反应峰电流密度为Pt/C电极的3.4倍。（2）以氧化石墨和Pd(NO3)2为原料，首先由化学还原法制备得到Pd纳米粒子-石墨烯复合材料（Pd/G），然后以H2PtCl6作为Pt前驱体，用电化学方法在Pd纳米粒子的表面沉积Pt，通过控制修饰时间，制备不同Pt负载量的Pd/G电极。材料的微观结构和元素组成分别通过FE-SEM、TEM和EDX进行表征和分析，结果显示金属粒子在石墨烯上的分散比炭黑上的更均匀，平均粒径约7.2n

6、m。循环伏安法测试结果显示Pt-Pd/G电极对甲醇和乙二醇的氧化反应的催化活性很高，特别是催化甲醇的氧化，其峰电流密度是Pd/G的5倍。少量的Pt沉淀可显著改进Pd/G电极的催化活性。（3）以氧化石墨和H2PtCl6为原料，通过化学还原法制备Pt纳米粒子-石墨烯复合材料（Pt/G），然后以HAuCl4作为Au前驱体，用恒电位沉积的方法把Au修饰到Pt纳米粒子的表面，制备Au修饰的Pt/G电极。利用FE-SEM和TEM对材料的微观结构进行表征和分析，结果显示金属粒子在石墨烯上的分散较均匀，平均粒径约6.8nm，高分辨率透射电镜（HRTEM）和EDX结果表明，

7、Au成功沉淀到Pt表面。电化学测试结果显示Au-Pt/G电极对1，2-丙二醇氧化反应具有良好的催化性能，是Pt/G电极上峰电流密度的几倍。（4）以氧化石墨和NiCl2为原料，首先通过化学还原法制备Ni纳米粒子-石墨烯复合材料（Ni/G），然后以HAuCl4作为Au前驱体，在Ni纳米粒子的表面恒电位沉积Au，制备不同Au负载量的Ni/G电极。电化学测试结果显示Au-Ni/G电极对1，2-丙二醇的氧化反应具有良好的催化性能。从1mMHAuCl4溶液中仅用1s沉淀时间沉淀Au到Ni/G上所制备的电极（Au∶Ni原子百分比为1∶63）的催化性能与Au/G电极相近。

8、这个结果表明可大幅减少催化剂制备中Au的使用量。本研究结果表明，对