论文部分内容阅读
导电聚合物-贵金属纳米粒子复合材料是指通过化学方法,物理方法等将导电聚合物和贵金属纳米粒子进行复合得到的复合材料。此类材料既能发挥导电聚合物和贵金属纳米粒子各自的性质优势,还能通过二者之间的协同作用提高相关活性。一方面导电聚合物的支撑和保护等作用保证了贵金属纳米粒子的催化活性和稳定性,另一方面贵金属提高了导电聚合物的导电能力,使电子的传输更加高效。本文以典型的导电聚合物聚苯胺和聚吡咯及贵金属金和银作为研究对象,开展了相关实验。具体内容如下:1.以过硫酸铵作为氧化剂氧化苯胺制备纤维状聚苯胺,再利用聚苯胺的还原性还原硝酸银溶液中的银离子制备出树枝状银,形成聚苯胺-树枝状银复合材料。我们认为树枝状银的形成机理符合扩散限制凝聚模型:在反应初期,被聚苯胺还原得到的银纳米粒子直接锚定在聚苯胺纤维上。随着反应的进行,银离子的浓度和扩散速率都会降低。此时,新形成的银纳米粒子依附已有银纳米粒子并定向生长形成树枝状银。我们将此复合材料作为燃料电池阴极氧还原的催化剂进行了相关催化测试。线性扫描伏安曲线表明其起始电位相对于可逆氢电极（RHE）为0.846 V,半波电位0.651 V（vs.RHE）,在电位为0.265V（vs.RHE）时极限电流密度达到5.209 mA cm-2。循环20000 s后,催化活性维持率为74%;并且该催化剂的抗甲醇毒化能力优于单纯的树枝状银。2.利用吡咯和硝酸银之间的氧化还原反应,以十二烷基硫酸钠作为表面活性剂,制备了分散性良好,尺寸均一的偏心核壳型聚吡咯包覆银（银@聚吡咯）的纳米粒子。我们发现银核的偏心程度受控于反应时间、反应温度和十二烷基硫酸钠浓度。借助于电置换反应,我们选择具备合适偏心程度的银@聚吡咯为种子和氯金酸反应,制备了蘑菇状金/银-聚吡咯三元复合材料。将银@聚吡咯和蘑菇状金/银-聚吡咯作为硼氢化钠还原对硝基苯酚的催化剂进行了相关催化测试。两种催化剂的催化过程均符合一级动力学方程,银@聚吡咯的km仅为40400 min-1 g-1,而蘑菇状金/银-聚吡咯的km达到836000 min-1 g-1。这是因为相比于银@聚吡咯,蘑菇状金/银-聚吡咯中的金/银同溶液充分的接触,暴露出更多的活性位点,有利于提高催化效率。而且经过5次循环实验后,Au/Ag-PPy催化活性维持率为84%,展现了良好的循环稳定性。