氢能转换中贵金属电催化剂的可控合成及性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cupzss
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
在氢能转换中贵金属电催化剂占据着非常重要的位置,提高贵金属电催化剂的性能,降低贵金属的用量,对推动氢能经济的发展十分关键。其中贵金属电催化剂的性能与其形貌、结构、组分和尺寸等因素相关。本论文通过选择适宜的反应体系,精确控制贵金属电催化剂的形貌、结构和组分等,分别合成了核壳结构的Ru@Pt0.24Ru纳米花、PtRh/NiO超细纳米棒和PdNi纳米线网,并详细探讨了各种反应条件对形貌、结构和催化性能的影响,实现了对贵金属电催化剂的可控合成。主要研究结果如下:(1)通过分步还原Ru、Pt前驱体,制备了以Ru为核、PtRu合金为壳的Ru@Pt0.24Ru纳米花电催化剂,其平均直径为16.5±4.0 nm。利用高分辨电子显微镜、电感耦合等离子体原子发射光谱和X射线光电子能谱等表征了这种电催化剂的结构和组成。在1 M KOH水溶液中,核壳结构Ru@Pt0.24Ru/C纳米花氢析出反应的过电位为22 mV(@10mA·cm-2),耐久性测试后过电位增加至30 mV(@10 mA·cm-2),明显优于商业Pt/C电催化剂(初始值:60 mV@10 mA·cm-2,耐久性测试后:85 mV@10 mA·cm-2)。显著提高的电化学活性可能源于核壳结构Ru@Pt0.24Ru纳米花的电子效应和几何效应,耐久性的改善可能源于核壳结构Ru@Pt0.24Ru纳米花结构的稳定性。(2)在油胺体系下,通过一锅湿法化学法合成了具有非晶态NiO与多晶PtRh合金界面的超细纳米棒(PtRh/NiO NRs),其平均直径为1.9±0.8 nm,平均长度为18.7±9.0 nm。在1 M KOH水溶液中,PtRh/NiO NRs/C氢析出反应的过电位为8.7 mV(@10mA·cm-2),Tafel斜率为30 mV·dec-1,质量活性为6.5 A·mgPt-1(@0.04 V),均优于商用Pt/C(58.0 mV,115 mV·dec-1,0.41 A·mgPt-1)。同时,PtRh/NiO NRs/C也具有出色的电化学稳定性。显著提高的电化学活性源于界面不同组分的协同作用,耐久性的改善源于一维超细纳米棒结构的稳定性。(3)在油胺体系下,CTAB作为表面活性剂,合成了一系列Pd基(PdNi、PdCo、PdFe和PdLa)纳米线网(NWs)电催化剂,并探究了其碱性氧还原性能。我们通过酸洗+热处理的后处理方式,纯化合成的PdNi NWs表面,暴露被掩盖的活性位点,提高其ORR催化活性。其中PdNi NWs在碱性介质中氧还原反应的半波电位为0.902 V,质量活性为0.607 A·mgPd-1(0.9 V vs.RHE),优于商业Pt/C(0.865 V,0.196 A·mgPt-1)。同样由于纳米线网结构的稳定性,PdNi NWs的稳定性也优于商业Pt/C。
其他文献
由于我国三次婴儿潮以及20世纪80年代的计划生育,导致我国人口年龄结构发生巨变,呈现典型的“倒金字塔”型,加之基本养老保险由“双轨制”转变到“养老金并轨”等因素,未来我国养老金收支平衡的可持续性将受到严重的挑战。为了维护社会稳定,保障人民群众退休生活质量,养老金收支缺口成为亟待解决的重大问题。目前全国基本养老保险基金未实现全国统筹,并且各省份之间人口结构,经济实力等存在巨大差异,本文主要就江苏省养
研究目的肝癌的高转移特性是影响肝癌治疗效果的重要因素之一,肝癌干细胞(liver cancer stem cells,LCSCs)在肝癌的发生发展、复发转移和耐药过程中起着关键作用。课题组前期
光电探测器是一类光电子器件,在吸收光信号后,通过器件转换为电信号,并将其输出,在军事和生活中均有很多的应用,比如遥感,远程控制,成像领域等。目前市场上大多光电探测器是以无机半导体材料例如Si,Ga N等作为活性层的无机光电探测器,有机光电探测器和无机光电探测器相比,优势在于制作方便,价格低廉,可大面积制造等,也因此,越来越多的研究人员开始对有机光电探测器进行广泛研究。有机光电探测器早期工作主要是利
本文从吴地书院景观形态着手,进而对吴地书院景观中蕴含的儒家文化和吴地区域文化进行深剖析。儒学和吴地区域文化影响下形成的书院景观以物质实体的形式作为文化传播载体,而成为儒家教育过程中的一环,发挥环境育人的作用。本次研究通过实地调研吴地书院遗存实例,并收集相关方志资料,对书院景观形态进行剖析,并分析其形成的文化因素。论文内容主要在以下四个方面:(1)分析吴地传统书院择址及园林营建的特点,以及与山水文化
有机溶剂脱水是石油、医药、化工等多个领域必不可少的一类分离过程。传统的分离技术如精馏具有能耗高、操作复杂等缺点,与之相比,沸石膜渗透汽化有机溶剂脱水技术具有能耗低
农作物产量估测对我国农作物的宏观政策修订具有十分深远的意义。传统的估测方式耗时长,成本高等缺点,而高光谱遥感技术能够弥补传统的估测缺点。苦荞不仅富含蛋白质,矿物质
热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)的应用和发展引领着航空事业跨越到新层面,如今航空发动机的发展水平取决于涂层材料的综合性能的提升。飞机运行时,涡轮叶片在温度高
Navier-Stokes方程及其耦合方程是描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程,它们反映了粘性流体流动的基本力学规律,在流体力学中有十分重要的意义。它们广泛应用于科学和工
本学位论文主要研究了加权变指标Lebesgue空间以及加权变指标Herz-Morrey空间上几类算子的有界性,主要结果如下.首先,讨论了变量核Marcinkiewicz积分算子μΩ在加权变指标Leb
本汉译实践报告选择艾丽丝·门罗(Alice Munro)的短篇小说《幸福过了头》(Too Much Happiness)中Face为原文本。Face聚焦女性现实与精神生活中的困惑、烦恼及各种复杂关系,批判现实社会中男女不平等现象。翻译该文本具有一定现实意义。报告分为引言、翻译过程描述、案例分析和总结四大部分。原文中含有大量的复合词、形容词和复杂句,翻译难度大,笔者采用转译法处理复合词、四字格意译形