铂基合金纳米线的合成及对乙醇和甲醇电催化性能的研究.pdf

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1、分类号密级铂基合金纳米线的合成及对乙醇和甲醇电催化性能的研究研究生姓名：卢浩滋指导教师姓名、职称：谢勇教授学科专业：材料工程研究方向：冶金新材料与应用湖南工业大学二○一八年四月十日I分类号密级铂基合金纳米线的合成及对乙醇和甲醇电催化性能的研究Thesynthesisofplatinum-basedalloynanowiresandthestudyontheelectrocatalyticpropertiesofethanol研究生姓名：卢浩滋指导教师姓名、职称：谢勇教授学科专业：材料工程研究方向：冶金新材料

2、与应用论文答辩日期答辩委员会主席湖南工业大学二○一八年四月十日II湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：年月日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被

3、查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名：日期：年月日III摘要推进燃料电池技术对解决目前日益严峻的环境问题和能源问题有着非常重要的意义。近年来，替代甲醇作为直接燃料的有机小分子醇类近年来引起了广泛的关注，例如用乙二醇、异丙醇、丙三醇、丁醇替代甲醇都有人进行过尝试，而在众多有机小分子醇类中，因为乙醇具有无毒、来源丰富、渗透率相对于甲醇较低、理论能量密度高等优点而备受关注，因此本研究对甲醇和乙

4、醇的催化氧化分别进行了探究。Pt基催化剂是目前燃料电池中研究的热点，但由于Pt为贵金属，价格昂贵，储量有限，因此对Pt进行参杂，从而形成二元或三元合金，不仅能降低催化剂成本，而且由于不同的金属形成合金时会产生协同效应和电子效应的共同作用，因此多金属合金催化剂能够有效提高催化剂的催化活性及稳定性。本文采用一步溶剂热法成功合成了成分可控的PtFe、PtFeNi合金纳米线，并通过SEM、XRD以及循环伏安的电化学等方法，对不同纳米线的合成条件、催化性能以及成分之间的关系进行了探究，应用于乙醇电催化氧化，获得了以下

5、研究结果：1.实验各纳米线的理想合成条件为：KOH500mg，EG与DMF体积比为4:6，反应温度180℃，反应时间为7h。此反应体系无表面活性剂，不会污染环境。2.在本体系中，所形成的纳米材料均具有相似的形貌结构，且。从SEM中看出均为细长，粗糙不光滑的线形结构。3.Pt1Fe1纳米线其线束径主要集中在20~35nm左右，较符合正态分布规律，通过计算得出其平均直径约为25nm。Pt1Fe2纳米线其线束径主要集中在20~30nm左右，通过计算得出其平均直径约为21.5nm。PtFeNi三元合金纳米线其线束径

6、主要集中在25~40nm左右，较符合正态分布规律，通过计算得出其平均直径约为30.1nm。4.在本文配方中，PtFeNi三元合金的协同催化性能比PtFe二元合金纳米线要强。PtFe合金纳米线和PtFeNi合金纳米线催化剂对甲1,1.16Amg1,均高于商醇的最大质量电流密度分别为0.82Amg业Pt/C的质量电流密度。5.PtFe合金纳米线和PtFeNi合金纳米线催化剂对乙醇电催化氧1,0.98Amg1,分别为商化的最大质量电流密度分别为0.35AmgI业Pt/C催化剂的1.1倍和3.06倍

7、。对甲醇的催化来说，3000圈循环扫描之后，PtFe和PtFeNi合金纳米线催化剂质量电流密度分别下降了20%和28%。对乙醇来说，PtFe和PtFeNi合金纳米线催化剂质量电流密度分别下降了50%和40%。因此，PtFe和PtFeNi合金纳米催化剂的稳定性能良好。关键词：铂基合金，纳米线，电催化，乙醇氧化反应IIABSTRACTItisveryimportanttopromotefuelcelltechnologytosolvetheincreasinglyseriousenvironmentalande

8、nergyproblems.Inrecentyears,thesubstitutionofmethanolasadirectfuelofsmallorganicalcoholshasbeenattractedextensiveattention,suchasethyleneglycol,isopropanol,glycerol,butanol.However,amongthemanysmallorganicalc