钯、钌纳米催化剂表、界面工程及其应用

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:laoxu111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
贵金属纳米材料广泛应用于能源、环保等诸多领域。其特性除了受尺寸、形貌以及组分等因素影响外,还对其表、界面结构非常敏感。因此,表面和界面工程对于金属纳米材料结构的设计、合成、优化以及在不同领域的应用至关重要。本论文主要从以下三个方向开展研究:1)研究电化学刻蚀重构Pd–Ag纳米管表面结构及其对电氧化甲酸、甲醇反应的调控2)考察了Pd–Ag体系表面等离激元效应(LSPR)在电氧化甲醇中的作用及机理;3)探讨了氮烯在钌纳米颗粒表面键合作用方式、位点、表面自由钌位点及其对苯乙烯催化加氢的调控;本论文工作主要包括以下三个方面:(1)贵金属纳米材料因多样的表、界面结构,往往表现出不同的物理、化学性质。为了研究表、界面效应对催化的影响,我们以Ag纳米线作为体系的母体,通过Galvanic置换法,制备了结构规整、明确的中空钯–银(Pd–Ag)纳米管合金体系。合金体系的引入,一方面是为了降低贵金属Pd的使用,另一方面,期望达到优化Pd电子结构的目的。我们发现Pd–Ag合金纳米管经电化学刻蚀处理后,材料所表现出来的电氧化甲酸(FAOR)和甲醇(MOR)的活性以及稳定性明显提升。HR–TEM测试表明电化学刻蚀后,Pd–Ag表面变粗糙。循环伏安(CV),X-射线光电子能谱(XPS)以及STEM-EDX面扫和线扫等研究表明,Pd–Ag经电化学刻蚀处理后,纳米管合金表面部分银被溶解,形成以Pd–Ag合金为核,表面超薄Pd壳层的核@壳结构(Pd–Ag@Pd)。相较于普通的Pd–Ag纳米管合金,Pd–Ag@Pd的FAOR和MOR催化性能大大增强,这可能主要归因于Pd–Ag纳米管合金经过电化学刻蚀后,其表面粗糙度,电化学活性面积变大以及Pd–Ag@Pd独特的电子结构等因素。(2)考虑到母体Ag纳米线具有强表面等离激元效应(LSPR),我们进一步探究了等离激元对Pd–Ag体系催化活性的调控及其机理。实验结果表明,可见光照射下,Pd–Ag体系电氧化甲醇活性增强,且催化活性增强与光强表现出线性关系;当光强达到一定程度时,催化活性与光强呈超线性增长趋势。UV-vis分光光谱表明,Ag纳米线以及Pd–Ag体系具有强的LSPR吸收此外,随着光强增强,活性增强的同时,氧化电位明显向正偏移。通过开路电压等测试结果,我们推断测试这一现象归因于热空穴辅助甲醇氧化。值得注意的是,这种光响应是可逆的,非瞬发的。原因可能是1)光热效应和(或)表面光电势为累积的过程;2)随着光照时间的延长,Pd–Ag表面部分银会被溶解,形成Pd–Ag@Pdskin核@壳结构。这种表面等离子体与电催化协同催化作用的模式在降低燃料电池催化剂中贵金属使用,提升催化效率,从而实现燃料电池电动设备商业化等方面具有非常重大的参考意义。(3)前期研究表明,有机小分子对纳米颗粒进行表面功能化,能够显著调控金属纳米粒子物理、化学特性。在本章节中,我们通过热处理的方式,成功制备了氮烯表面功能化的钌纳米颗粒(Ru=N),并通过15N标记的FTIR及DFT计算证明了钌纳米粒子表面形成Ru=N共轭π键。此外,我们通过DFT模拟,以及Ru=N纳米颗粒与13CO吸附后的固体13C–NMR,CO氧化剥离等手段,在理论模拟以及实验上对Ru=N键合位置、纳米颗粒表面自由钌位点等表面特性及其对催化活性的影响进行了研究。这项工作突出了金属纳米粒子与氮烯之间的配位或者表/界面化学的重要性,为合理设计表/界面结构,进而调控金属纳米颗粒的性能等方面具有非常重要的参考意义。
其他文献
化学石膏是一种工业固体废弃物,由于其种类多且不同类别化学石膏中的重金属离子、酸类、有机物等杂质的种类与含量不一,实际生产中缺乏高效的资源化利用方式,常以堆存的方式
背景:脊髓损伤发病率逐年攀升,其高致残率给社会及家庭带来沉重负担。近年来,组织工程神经支架等治疗方法已被证实可以修复脊髓损伤,但仍存在一定局限性。中医药凭借多靶点、
安东尼·克罗斯兰是英国工党20世纪50年代民主社会主义思想变革的主要理论家,是当代欧洲民主社会主义理论的开创者之一,同时,他也是费边社的重要成员。克罗斯兰的社会主义观形成于二战后英国经济繁荣时期的背景之下,以凯恩斯主义为依托,在对英国社会情况分析的基础上,对工党的传统理论进行批判和修正后逐步系统和完善。克罗斯兰的社会主义观奠定了当代民主社会主义的理论基础,是民主社会主义者社会主义观的一个缩影,深刻
探讨超声和磁共振成像(MRI)评估甲状腺乳头状癌(PTC)甲状腺外侵犯(ETE)的价值。选取2015年1月—2018年10月在我院治疗的PTC患者70例(112个结节),其中ETE结节36个,非ETE结节76
目的:总结Da Vinci Xi机器人胰十二指肠切除术的经验及应用体会。方法:回顾分析2019年8月至2019年12月5例接受Da Vinci Xi机器人胰十二指肠切除术患者的临床资料。结果:5例患
对潜血手印荧光显现方法的研究已经有了很长时间的历史,在此过程中研究人员研发了荧光显现试剂,分类了荧光显现原理,提高了潜血手印显现效率,但是对于多种荧光显现方法之间各自的显现特点和应用条件缺乏系统性的比较和统计分析。本论文通过对比实验,对选取的多种荧光显现方法的显现效果、显出率、显现操作、应用范围等进行了综合的比较,并进行了数据统计与分析,制定出了各种荧光显现方法详细的应用条件,以期为实际案件应用提