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贵金属Pt纳米材料由于具有良好的催化性能受到广泛关注。通过引入其它金属与之形成合金或核壳结构,不但可以减少铂的用量、抗中毒,而且由于它们的协同作用和电子效应产生更加优越的催化性能。Au-Pt纳米材料是氧还原、甲醇氧化、甲酸氧化和加氢等反应的理想催化剂,有广阔的应用前景。由于纳米材料的形貌、尺寸及组成对其催化性能影响很大,所以制备形貌、尺寸及组成可控的Au-Pt纳米材料具有极其重要的意义。 本论文采用模板法,以制备的金纳米棒为模板,CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)为表面活性剂,H2PtCl6为反应前驱体,L-抗坏血酸为还原剂,在60℃水浴中反应1h,成功制备了Au-Pt纳米复合结构。同时考查了表面活性剂的种类、反应温度、前驱体的浓度、酸碱度及加入CuCl2溶液等反应参数对合成Au-Pt纳米复合材料的影响。借助透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、能量色散X射线(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)及X射线衍射(XRD)等多种表征手段对样品的组成、结构及形貌等物理、化学性质进行表征。 实验表明,不同反应参数均能对Au-Pt纳米复合材料的合成产生影响。在不同的表面活性剂CTAB、CTAC(十六烷基三甲基氯化铵)、SDS(十二烷基硫酸钠)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)中进行反应时,只在CTAB存在下合成分散性好、产量高的纳米材料。随着反应温度的增加,Au-Pt合金纳米棒的长度会逐渐变短,合成纳米立方。当向反应体系中加入HCl溶液时,形成蠕虫状纳米结构;当向反应体系中加入NaOH溶液时,生成狗骨状核壳纳米结构。向反应体系中加入CuCl2溶液时,比较容易形成多孔或中空Au-Pt纳米结构。当依次增加反应时间为1.5h,2.0h,2.5h,分别得到多孔核壳纳米棒、多孔核壳纳米立方、中空合金纳米结构。将反应前驱体H2PtCl6用H2PdCl4代替,合成分支Au-Pd纳米结构。 上述合成的Au-Pt纳米复合结构能够形成稳定的胶体分散液,且在整体的消光光谱上具有独特的局域表面等离子共振(LSPR)峰,其LSPR波长及强度与结构、形貌和组分密切相关。 本文研究了比表面积较大的椭圆状Au-Pt合金纳米笼和圆筒状Au-Pt合金纳米笼及商业Pt/C催化剂的电化学性能。作为阴极电催化剂催化氧还原反应(ORR)时,它们均表现出良好的催化性能。椭圆状和圆筒状Au-Pt合金纳米笼的质量活性分别是商业Pt/C催化剂的3.2倍和2.1倍,本征活性分别是商业催化剂的1.6倍和1.4倍。对椭圆状Au-Pt合金纳米笼进行多次LSV扫描,它的极化曲线基本不变,表明其化学稳定性极好。