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导电类凝胶包括有机类导电凝胶(如聚苯胺)和无机类导电凝胶(金属气凝胶),其因良好的导电性能和自支撑多孔结构的特点,在催化领域(如燃料电池催化剂和有机催化等)得到广泛研究。凝胶多孔连接网状的结构特点可以增加内部活性位点与介质的接触,促进介质在材料内部快速转移和电子传输,从而提高催化剂的催化活性。其自支撑体系也可以作为载体,负载贵金属纳米晶,从而提升贵金属催化剂催化的稳定性。因此,制备形貌、结构和组成可控的导电凝胶,研究不同类型导电凝胶的结构单元对凝胶内部微结构和催化性能的影响;阐明导电凝胶内部多孔结构与催化性能的构效关系至关重要。在此,我们以聚苯胺凝胶(有机导电凝胶)和金属气凝胶(无机导电凝胶)为研究对象,深入探讨了其结构与催化性能的构效关系。1:分别以十六烷基三甲基溴化铵(CTAC)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAC)作为模板,过硫酸铵作为引发剂,甲酸作为掺杂剂和溶剂,快速制备了三维网状多孔结构的导电聚苯胺凝胶。与植酸掺杂制备的聚苯胺凝胶相比,此种方法制备的凝胶以形貌和尺寸均一的直径约为40 nm的聚苯胺纤维作为结构单元,形成更均匀清晰的网络结构,而且交联程度更加明显。重金属铬离子吸附测试证明了其三维网状结构有利于对铬(VI)离子的吸附,十六烷基三甲基溴化铵作为模板制备的聚苯胺凝胶(CTAC-PANI)的吸附能力达到263.5 mg/g,相较于十二烷基三甲基溴化铵作为模板制备的聚苯胺凝胶(DTAC-PANI,145mg/g)有更优的吸附能力,说明CTAC作为模板制备的聚苯胺凝胶具有更高的表面积。然后以此法制备的聚苯胺凝胶作为载体,利用甲酸作为还原剂,实现了超高密度的2-3 nm的类球形铂纳米晶在三维网状聚苯胺凝胶结构单元-聚苯胺纤维表面的均匀沉积。此种方法不引入其它配体且阻止了小尺寸铂纳米晶的团聚,其作为催化剂在甲醇电催化方面展现了更加优异的电催化性能,其中CTAC作为模板制备的三维网状聚苯胺凝胶负载铂纳米晶(CTAC-PANI/Pt纳米晶)后,其催化甲醇的活性达到了350.4 mA/mg,相较于商业铂黑催化剂,其质量电流密度提高了2.91倍。并且由于其三维多孔结构,其电化学活性比表面积(ECSA)达到了29.1 m~2/g,是商业铂黑催化剂的2.06倍。而与枝状铂纳米晶催化剂和其它形貌的聚苯胺或者聚苯胺凝胶负载铂纳米晶的催化剂相比,三维网状聚苯胺纤维凝胶负载铂纳米晶后其催化活性、电化学表面积和稳定性都有大幅的提升。研究表明:通过调控聚苯胺导电凝胶的结构单元制备的三维网状结构的聚苯胺纤维凝胶,可以避免2-3 nm的铂纳米晶的团聚,实现醇类小分子与铂纳米晶催化活性位点的充分接触,显著提升其甲醇电催化性能。2:在室温下,以硼氢化钠作为还原剂,在不引入其它配体的前提下,通过调控金属前驱物组成和比例,制备了不同形貌的铜镍和铂镍金属水凝胶。以柠檬醛加氢反应作为催化模型,结果表明:通过调控金属水凝胶催化剂中金属前驱物的比例可以实现金属水凝胶的形貌的调控,进而影响其催化性能。经过表征发现,铜镍系列催化剂中增大镍的量可以消除铜的氧化,且在特定比例下(CuNi)铜镍凝胶的胶体颗粒粒径较小且均一,催化测试证明在此比例下催化剂有最高的催化活性,两小时时,其催化产物中香茅醇占比67.29%,四氢香叶醇占比32.71%。与此同时,铂镍系列催化剂随着铂含量的提升催化活性显示出先增后降的趋势,铂含量为5%时催化活性最高,两小时催化产物中香茅醇占比20.55%,四氢香叶醇占比79.45%。而在铂镍催化剂中铂含量为3%时,其两小时催化产物中香茅醇占比60.6%,四氢香叶醇占比37.26%,仅有2.14%的香茅醛的存在。通过两个系列催化剂的对比可以发现,通过调控催化剂中的组分含量可以将铜镍系列催化剂的活性提升到比拟商用贵金属含量(3%)催化剂活性的程度。