一、铂单晶修饰电极催化行为探讨(论文文献综述)
王峰乾[1](2021)在《直接液体燃料电池Pd基阳极催化剂的制备及性能研究》文中认为直接液体燃料电池(DLFCs)具有启动速度快、工作温度低、能量密度高,燃料贮存、运输方便的特点,在电源以及电动汽车等方面有巨大的发展应用潜力。然而,DLFCs阳极催化剂如钯(Pd)的活性有限、稳定性差难以满足实际应用需求。因此,构建新型高活性和高稳定性的阳极催化剂具有重要的研究价值。材料的表面结构与催化剂的电催化性能密切相关。近年来,纳米尺度上的形貌控制备受关注。超薄二维纳米片具有独特的电子性能和大比表面积所提供的高比例活性位点,有助于提高电氧化峰电流密度。由二维纳米片组装成的三维超薄纳米材料,一般具有多孔结构,能提供额外的活性位点,其不仅能保持二维结构的高比表面积,而且具有较高的电化学和结构稳定性。本论文分别制备了层状PdW纳米片组装体(L-PdW NAs)、PdIr纳米片(PdIr NSs)和Pd纳米晶组装体(Pd NAs),并对其形貌、电催化性能和催化机理进行了分析和研究。其主要内容如下:(1)以一氧化碳(CO)作为结构导向剂和还原剂制备了三维L-PdW NAs。与Pd纳米片(Pd NSs)和商业化Pd/C相比之下,其对乙醇氧化反应和甲醇氧化反应展现出更高的活性和稳定性。研究发现,合成体系中六羰基钨(W(CO)6)是形成层状纳米片结构的关键。催化性能提升的原因认为是引入的W与新型层状纳米片组装结构的协同效应和金属Pd与W之间共同的双功能效应。(2)以CO作为结构导向剂和还原剂,抗坏血酸作为共还原剂制备了PdIr NSs催化剂材料,展现出优异的甲醇和甲酸氧化性能。PdIr NSs甲醇氧化的质量活性分别是Pd NSs和商业化Pd/C的1.26倍和2.32倍,甲酸氧化的质量活性分别是Pd NSs和商业化Pd/C的1.48倍和2.65倍。PdIr NSs的催化性能提升的原因可能是引入的Ir与Pd之间的电子效应及Pd与Ir之间的双功能效应。(3)采用Zn/H2O体系下的电沉积法制备了Pd NAs,这种方法快速、简便、环保。Pd NAs的甲酸氧化峰电流密度是商业化Pd/C的3倍左右,电化学活性表面积是后者的2倍左右。并且该催化剂甲酸氧化的起始电位为-0.154 V,比近年来报导的大多数催化剂都要低,展现出较快的电极过程动力学。
李朝霞[2](2021)在《贵金属负载二硫化钼析氢反应中结构演化的原位拉曼光谱研究》文中研究说明二硫化钼(MoS2)作为一种用于HER的非贵金属催化剂,因其资源丰富且价格低廉而备受人们关注。近年来,有关MoS2电催化析氢性能调控的研究较多,但贵金属负载2H-MoS2结构演化对其HER性能增强的影响机制尚不清晰。本论文采用改进的电化学拉曼光谱表征装置,原位研究了贵金属(Pd,Au,Ag)负载MoS2催化剂在HER过程中的结构演化规律,取得结果如下:(1)原位电化学拉曼光谱表征装置的开发针对常用原位反应池工作时气泡富集影响拉曼测试信号强度的问题,开展了原位反应池的改进,进一步将其与激光共聚焦显微拉曼光谱仪、电化学工作站等设备耦合,完成了原位电化学拉曼光谱表征装置的集成。(2)Pd-MoS2催化剂的设计合成与原位拉曼光谱研究Pd纳米颗粒负载的MoS2(Pd-MoS2)具有优于MoS2的HER催化性能。原位电化学拉曼光谱结果表明,末端S-S键是MoS2在HER中的反应活性位点,Pd纳米颗粒的负载可以促使该分子键更早出现,同时一些键的移动和断裂等均促进其HER活性增强。(3)Ag-MoS2、Au-MoS2催化剂的设计合成与原位拉曼光谱研究Ag和Au纳米颗粒负载的MoS2(Ag-MoS2、Au-MoS2)均表现出优于MoS2的HER性能,且Au-MoS2性能更佳。原位电化学拉曼光谱结果显示,Ag纳米颗粒促使A1g(M)-LA(M)、LA(M)拉曼峰位发生移动,并产生E1g、A1g(M)和A2u峰。Ag纳米颗粒引起MoS2结构的变化可能有助于HER性能提升,而Au纳米颗粒则促使上述变化的更早出现,进而表现出更佳的HER活性。
胡超[3](2020)在《铂及铂铜纳米粒子的控制合成及电催化活性的研究》文中研究指明目前随着化石燃料的大量消耗,人们的目标越来越多地集中在对于可替代能源的开发上,直接燃料电池(DFC)由于具有高能效和低污染物等优点,已经成为科学家们研究热点。众所周知,铂基纳米材料是DFC中最有效和高活性的阳极催化剂,然而,铂催化剂的高成本和低稳定性,限制其广泛应用。因此,开发具有高耐久性的铂基电催化剂是很有必要的,这对于推进直接燃料电池技术的发展有促进作用。本研究发现:铂及铂铜纳米粒子的形状、粒径、相结构以及成分的优化有助于提高其电催化活性和稳定性。通过合适的合成方法来控制铂及铂铜纳米粒子的形貌、粒径、成分以及相结构,分析了这些因素对催化剂催化活性的影响,对提高直接燃料电池工作效率有着十分重要的理论意义和实用价值。本文采用低温化学还原法,通过对调节初始溶液p H值或一缩乙二醇的体积分数、还原剂的添加速率,来控制铂纳米粒子的形貌、粒径和相结构。研究了铂纳米粒子形貌、粒径以及相结构对电催化活性的影响。采用TEM、EDS、XPS、BET及XRD等手段来表征纳米粒子的结构,采用电化学工作站表征铂纳米粒子的电催化性能。获得了如下创新性结果:(1)初始溶液p H值对铂纳米粒子的粒径以及相结构有很大的影响。溶液的p H值从3到7时,纳米粒子的粒径逐渐增大,但p H值从7增加到11时,其粒径会逐渐减小。这样的变化可能是由于反应溶液中的氢离子浓度影响铂纳米粒子的形核数量,从而控制进一步铂纳米粒子的粒径;同时通过减缓金属原子还原速度与扩散速度等方法可以控制铂纳米粒子的粒径。在初始溶液p H值从3变化到7时,铂纳米粒子暴露晶面会由(111)面逐渐变为(200)面;而在p H值从7变到11时,铂纳米粒子暴露晶面则又由(200)变为(111)晶面。以上的晶面变化规律是由于在酸性条件下,氢离子在铂纳米粒子的合成过程中起到了晶面封端剂的作用。在碱性条件合成时,铂纳米粒子晶面上生长是由于溶液中的钠离子起到封端剂的作用。(2)初始溶液一缩一乙二醇(Diethylene Glycol,DEG)的体积分数对于铂纳米粒子的形貌和相结构有很大的影响。随着DEG体积分数的增大,微小的铂纳米粒子逐渐连接成线-网状,然后又从线状逐渐变成粒径更大的粒子。这样的一种变化规律是由DEG中羟基的浓度所决定。溶液中的DEG浓度同时也对于铂纳米粒子晶面暴露的控制也起到了晶面封端剂的作用。(3)铂纳米粒子对于乙二醇、甲醇和乙醇氧化反应的电催化活性与其铂纳米粒子的粒径和相结构密切相关。以(111)晶面为主要暴露面时,纳米粒子的粒径最小,对乙二醇、甲醇及乙醇氧化反应具有最高的电催化活性,其质量活性和比活性均远远高于商业Pt/C的质量活性和比活性。这种以(111)晶面为主要暴露面的铂纳米粒子具有很高的电催化稳定性,暴露更多的(111)晶面和低粒径的纳米粒子可以提供了大量的催化活性位点。由于p H 3条件下合成的铂纳米粒子具有以(111)为主要暴露面和粒径小的特点,对于乙二醇氧化、甲醇氧化和乙醇氧化反应具有极高的电催化活性和稳定性。(4)由于50%DEG溶液中合成的铂纳米粒子具有线-网状形貌和以(111)为主要暴露晶面的特殊晶体结构,并且拥有大量的晶界存在,因此该条件下合成的铂纳米粒子对于乙醇和乙二醇氧化反应的电催化活性是远高于商业Pt/C的电催化活性和稳定性。(5)研究还发现在p H 3条件下合成的铂-铜纳米粒子的铂铜配比与初始溶液中铂和铜前驱体溶液的配比很相近;铂-铜纳米粒子的平均粒径并没有随着铜含量的增加而改变;不同配比的铂-铜纳米粒子均是以(111)晶面为主要暴露面。因此,我们发现采用低温化学还原的方法可以合成合金成分可控的铂-铜合金纳米粒子。其中,Pt71Cu29纳米粒子对于乙二醇和乙醇的电氧化反应具有最好的电催化活性和稳定性。
潘丽丽[4](2020)在《非晶态钴基金属氧化物OER/ORR催化剂的性能研究》文中进行了进一步梳理清洁可再生能源(如风能、太阳能等)本身固有的间断、不连续特性使得开发大规模能源储存与转换系统显得非常必要。利用多余的电能电解水从而生产H2被视为21世纪非常有前途的制氢技术。燃料电池和金属-空气电池由于能量密度高而成为非常有前途的储能装置。在这些系统中,都存在析氧反应(OER)或/和氧还原反应(ORR),但这些过程在动力学上比较缓慢,严重制约了器件性能的提升。因此,开发廉价、高性能的OER/ORR性能就显得非常必要。本文以Co-基非晶态金属氧化物催化剂为研究对象,通过调控掺杂元素种类、比例、热处理温度等策略,系统研究了其OER/ORR催化行为。主要研究内容和得到的主要结论如下:采用光化学金属有机沉积(PMOD)法在FTO和泡沫镍(NF)基底上制备了Co-Ce二元金属氧化物(Co1-yCeyOx)薄膜。利用三电极线性扫描伏安法(LSV)研究了元素比例对催化性能的影响,并从几何和电子因素角度对其影响进行系统研究。结果表明,利用PMOD方法可以得到组成可控、元素分布均匀、厚度为~200 nm的非晶态薄膜。当Ce添加量y<60%时,其催化活性明显优于CoOx,其中Co0.9Ce0.1Ox/FTO的活性最高:在1和10 m A cm-2电流密度(1 M KOH溶液中)对应的过电位分别为158(1)和320(2)m V。将Co1-yCeyOx薄膜负载在NF上,OER活性进一步提高,Co0.9Ce0.1Ox/NF在10和100 m A cm-2电流密度下(1M KOH溶液中)下的(?)降低至175(0.1)和230(1)m V。采用扫描电子显微镜和双电层电容测试表明,少量的Ce添加可以提高比表面积。采用循环伏安(CV)、X射线光电子谱(XPS)以及电化学阻抗谱(EIS)等测试表明,Ce的添加可以提高Co3+的含量,降低电荷转移电阻。同时Ce的添加可以提高金属-OH键强度,使得速控步骤从生成吸附态的OH自由基转变为生成物理吸附态的H2O2的步骤。基于比表面积、Co3+含量以及M-OH键强度的协同作用,使得当Ce含量小于60%时,Ce的掺杂可以显着提高CoOx的OER活性。此外,催化剂表现出较好的长期稳定性。以KB为基底,通过一步紫外光解法制备了非晶态Co-Mn二元氧化物混合催化剂,采用旋转圆盘电极(RDE)和旋转环盘电极(RRDE)研究了金属元素比例、KB含量以及热处理温度等对ORR催化活性的影响。结果表明,KB含量低于33.3%时有助于光解完全,Co-Mn元素比例对催化活性影响很大,非晶态CoyMn3-yOx/KB(0<y≤1.5)催化剂的的ORR起始电位(Eonset)、半波电位(E1/2)和电子转移数(n)明显优于MnOx/KB和Co2MnOx/KB。其中,Co1.5Mn1.5Ox/KB表现出最优异的E1/2(0.73 V vs.RHE)和n(3.84,在0.3 V vs.RHE电位处)。高温处理得到的晶态Co Mn2Ox/KB催化剂由于具有较好的结晶性,其极限电流密度(JL)和n均高于相应的非晶态样品,但是Eonset和E1/2变化不大。调变非晶态钴锰催化剂体系中金属元素的比例,可以从Eonset、E1/2和n等方面提高ORR活性,而晶态金属氧化物可以从JL和n等方面提高ORR活性。为具有优异ORR性能的非晶态和晶态金属氧化物催化剂的制备和改性提供了新策略。
孙亚博[5](2020)在《燃料电池阴极非贵金属MOF基衍生物催化剂研究》文中研究指明氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)是燃料电池中重要的阴极反应过程,由于氧还原反应动力学比较迟缓,为了降低反应能垒就需要高活性的催化剂来提高反应速度,其中氮掺杂碳载体负载的过渡金属催化剂(M-N-C,M指过渡金属如Fe,Co,Mn等)是最有前途的ORR催化剂之一,但目前对提高M-N-C催化剂的催化活性位点数量和建立催化剂构效关系仍存在挑战,尚缺乏深入认识。基于以上问题,本文分别以高比表面积和高导电性的MOFs为碳源和氮源合成了双金属Mn Co-ISAs/CN催化剂以及采用低温冷冻-热解法制备Fe/SCN单原子催化剂,通过一系列物理表征和电化学性能测试,得到以下结果:(1)利用金属-有机骨架(MOF)原位衍生得到锚定在碳氮材料上的Mn Co双金属单原子催化剂(Mn Co-ISAs/CN)。该合成方法基于Zn/Co双金属MOF的热解过程,Zn原子在高温挥发促进多孔碳结构的形成,用于捕获金属离子得到Co修饰MOF碳氮骨架,再通过吸附-热解将Mn原子吸附在空余位点上。由于挥发性Zn金属节点的掺杂,延长了相邻金属离子的空间距离,有效地阻止了金属离子在高温热解过程中的团聚,因而形成了单分散的Mn-Nx和Co-Nx配位的活性位点。经电化学测试,Mn Co-ISAs/CN显示出优异的催化活性(半波电势为0.88V)和稳定性。该工作为设计ORR高效催化剂提供新的思路。(2)利用一种低温冷冻-热解策略,通过热解含S的铁盐配合物,成功将硫原子引入氮掺杂的碳中,合成高密度活性位点、分散均匀的S掺杂Fe/SCN单原子催化剂。通过XPS电子能谱表征分析S原子成功的掺杂到微孔碳中。与Fe/CN催化剂相比,S掺杂Fe/SCN的半波电位正移25 m V,且表现出直接的四电子途径还原反应,具有优异的氧还原催化活性。在酸性条件下,经过10000圈循环,Fe/SCN催化剂半波电位仅衰减了12 m V,表现出良好的稳定性。
陈旭[6](2019)在《相转变FePtM纳米颗粒(M=Ag,Cu)的原子尺度分析及其氧还原催化》文中研究表明作为一种新型电化学能量转换器件,质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于具有能量转换效率高、排放低和燃料丰富的优点,在新能源应用领域受到广泛的研究和关注。质子交换膜燃料电池大范围应用的主要挑战是其动力学缓慢的阴极反应,或者说是铂催化剂的低活性,并且因此导致了阴极的高铂担载量和高成本。因此,开发高活性的燃料电池阴极催化剂,是实现PEMFC商业应用的关键。有序结构的Fe Pt合金纳米颗粒具有相比于商业化催化剂更优异的活性和稳定性,是一个重要的研发方向。但是,控制合成有序结构的Fe Pt纳米颗粒的研究还很少,例如成分、尺寸、核壳结构和表面结构等。此外,对于Fe Pt的结构与催化性能内在关系的研究也不充分。在本论文中,我们采用银或铜第三元素掺杂的方法诱导合成了有序结构的Fe Pt纳米颗粒,并基于Fe Pt的结构和电催化特性开展基础研究,致力于开发高活性的燃料电池阴极催化剂。特别地,我们采用目前世界最先进的,具有亚埃空间分辨率的球差透射电子显微镜研究了Fe Pt纳米颗粒的微结构。主要的研究结果总结如下:1.采用简易的液相一锅法制备了尺寸均匀细小且结构有序的Fe Pt Ag纳米颗粒,并阐明了Ag掺杂诱导Fe Pt纳米颗粒有序化的机制。在三种不同的高沸点(320~345°C)溶剂中,Ag掺杂原位诱导Fe Pt纳米颗粒的有序化和相转变。在十八胺溶剂中合成的Fe Pt Ag纳米颗粒的室温矫顽力为5.23 k Oe,相比于在十六胺(2.84 k Oe)和三辛胺(2.81 k Oe)溶剂条件下的矫顽力要高。颗粒尺寸统计分析表明,在十八胺溶剂中合成的Fe Pt Ag纳米颗粒的直径为3.5±0.5 nm,相比于在十六胺和三辛胺溶剂条件下尺寸小且尺寸分布均匀。另外,讨论了溶剂效应对Fe Pt Ag纳米颗粒的形貌,结构和磁性的影响。2.采用简易的液相一锅法合成了成分可控且结构有序的Fe Pt Cu纳米颗粒,Cu的成分为10%~40%,Fe和Pt的成分为30%~50%。研究表明Cu的合金化作用是Fe Pt纳米颗粒有序化的驱动力,并且合金效应在Cu成分为40%时依然有效。优化的Fe Pt Cu纳米颗粒具有核壳结构Cu@Fe Pt和富Pt的表面,并表现出相比于商业Pt/C(0.13 A/mg Pt)高4倍的质量活性0.5 A/mg Pt。循环稳定性测试表明,核壳结构的Cu@Fe Pt纳米颗粒在循环1000圈之后的半波电流密度衰减为3%,而商业Pt/C在同样的测试条件下衰减34.2%。Fe Pt Cu纳米颗粒的成分影响其结构,例如核壳结构或固溶相合金结构:当Cu的成分比为20%,Fe的成分比大于40%时,得到核壳结构的Cu@Fe Pt纳米颗粒。增加Cu或者Fe的成分时,得到纳米颗粒的尺寸增加,并且当Fe的成分为50%或者Cu的成分大于20%时,纳米颗粒发生烧结。研究表明,结构有序和核壳结构的Cu@Fe Pt纳米颗粒具有更优异的ORR催化性能。3.为了研究有序结构FePtCu纳米颗粒在一锅法合成中的结晶行为和过程,我们开展了准原位的合成实验(在不同反应阶段获取Fe Pt Cu纳米颗粒),并在球差透射电子显微镜中开展了原位加热实验。研究表明,在20分钟反应时间起始阶段,Fe Pt Cu形成核壳结构Cu@Fe Pt和带有六个枝/角的纳米颗粒形貌。当反应时间增加到40分钟,Fe Pt Cu纳米颗粒保持与20分钟条件下相同的结构,颗粒尺寸略微增加。表明在40分钟之前,Fe Pt Cu处于各向异性生长阶段。当反应时间为1小时,纳米颗粒演化成截断八面体形貌,并且保持核壳结构Cu@Fe Pt。分析该过程的形貌变化可知,纳米颗粒表面枝/角处的原子扩散到颗粒的111凹面上,导致形貌演化。当反应时间为2小时,纳米颗粒演化成固溶相的均匀合金结构,形貌演化为准球形。该过程可解释为,1小时的颗粒中,富Cu的核原子(体相原子)扩散到整个颗粒导致了结构和形貌的变化。因此,各向异性生长,表面原子扩散和体相原子扩散分步控制Fe Pt Cu纳米颗粒的生长过程。ORR电催化表征表明,截断八面体和核壳结构的Fe Pt Cu纳米颗粒具有比商业Pt/C高11.7倍的质量活性,并且半波电势在循环5000圈之后只衰减0.5%,具有优异的稳定性。六角枝状和核壳结构的Fe Pt Cu纳米颗粒具有比商业Pt/C高12.1倍的质量活性,并且半波电势在循环5000圈之后只衰减3.1%。固溶相的均匀合金结构的Fe Pt Cu纳米颗粒具有比商业Pt/C高5.3倍的质量活性,并且半波电势在循环5000圈之后只衰减2.9%。因此,该工作深入揭示了高性能低铂氧还原催化剂Fe Pt Cu的一锅法合成方法、结构演化和性能优化。
刘鹤[7](2019)在《共轭聚合物及金属纳米粒子在电化学传感器中的应用研究》文中研究表明特定目标物的检测在工业、农业、生命科学和环境保护等领域起到一个关键性的作用。因此研发灵敏度高、特异性强、响应快速且成本低的电化学传感器受到了广泛关注。功能性的电极修饰材料能有效地提高传感器的电化学信号,因此探索性能良好的电极修饰材料是电化学传感器领域的重要课题。目前,电化学生物传感器结合性能优异的各种新型材料,例如:碳纳米材料、导电聚合物、过渡金属、贵金属及其氧化物、生物活性分子等,均提高了传感器的分析性能。根据不同的检测物,选择不同类型的基体材料,从多个维度设计合成具有特殊功能的电极材料,使其特异灵敏的检测各种生物分子,扩展了电化学生物传感器的应用前景。共轭的导电聚合物由于其良好的导电性和氧化还原性能,引起了我们的兴趣。其中给体—受体结构的导电共轭聚合物被证明更有利于电子的迁移,可以应用于电化学信号的传输。金属纳米粒子具有独特的电子结构和较高的比表面积,其中双金属纳米粒子展现了良好的催化性、导电性、生物相容性和长期稳定性。因此,本文以共轭聚合物和金属纳米粒子为基础,开展了对生物小分子的电化学检测和电化学免疫传感器的构建。1.吩噻嗪是一种具有广泛药学活性的氮硫杂环化合物,是一种强给电子体系,广泛用于各种经典抗精神病药物的合成。富马酸腈作为受体单元,由于其两个氰基官能团能提供大的共轭系统,展现出良好的电子迁移性能。本研究设计了一种新型的给体—受体分子,2,3-二(4-(10H-吩噻嗪-10-烯)苯基)富马酸腈(PTBFN),富马酸腈为中心核作为电子受体单元、两个吩噻嗪作为外围电子给体单元。通过电化学聚合方法,得到聚合物poly(PTBFN),用于电化学检测神经递质多巴胺。由于吩噻嗪功能单元能与多巴胺特异性结合,同时共轭聚合物poly(PTBFN)具有优良的导电性,所制备的传感器能够实现对生物小分子多巴胺的灵敏检测,为医学诊断提供广阔的应用前景。2.纳米颗粒与生物标志物结合产生功能性的生物界面在生物技术发展中发挥了显着作用。Au-Pt核壳结构星形十面体纳米粒子不仅可以作为有效的支架固定抗体蛋白,而且还展示出优越的电催化活性,可以用于信号传导标签构建电化学免疫传感器。给体-π-受体结构作为一个合适的π共轭骨架,形成导电聚合物,可以作为免疫传感器的信号放大平台。咪唑杂环有利于咪唑类分子与多种酶和蛋白分子结合,功能化咪唑衍生物在化学和生物医学领域发挥着重要作用。采用咪唑作为π桥、苯胺基/苯作为外围给体/受体单元,设计合成了4-(2,4,5-三苯基-1氢-咪唑-1-基)苯胺(TPIDA)。将单体TPIDA进行电聚合,得到的共轭聚合物poly(TPIDA),具有良好的生物相容性和导电性。在本研究中,我们尝试从纳米生物技术和有机生物电子学两个方面来整合上述两个特性。Au-Pt晶体作为信号标签,给体-π-受体聚合物作为信号放大平台,构建三明治结构的电化学无酶免疫传感器。以人类免疫球蛋白(HIgG)为目标模型,传感器的检测线性范围是从0.1 pg mL-1到100 ng mL-1。此外,该生物传感器可用于检测人血清中HIgG的含量,结果令人满意。
林燕芬[8](2018)在《基于Pd二十四面体纳米晶的金属亚单层、单层和多层电催化剂的制备、表征和性能研究》文中认为铂(Pt)是催化工业应用最广泛的贵金属之一,同时也是燃料电池的理想催化剂。但由于其昂贵的价格和易被毒化问题,铂的应用受到很大的限制。除了 Pt之外,工业上较常用的另一种铂族金属催化剂为钯(Pd)。与Pt相比,Pd金属储量较为丰富且价格较低。为此,研究制备出性能可与铂催化剂相媲美同时具有良好稳定性的钯基催化剂具有十分重要的意义。面心立方金属的高指数晶面具有高密度的台阶原子和扭结原子,具有明显优于(100)、(111)等低指数晶面的催化活性和稳定性。在电催化过程中,影响催化剂活性的因素除了表面结构效应之外还有电子结构效应。其中合金化或表面修饰都可以改变催化剂的电子结构,从而提高其活性,同时还可减少Pt的用量。对于Pt电催化剂而言,在使用过程中利用率极低的原因是在反应过程中起作用的只有其表层的原子。因此,在价格较为低廉的Pd基底表面沉积上Pt层尤其是单层制备催化剂有利于提高Pt金属的利用率。在本文中,我们通过电化学程序方波电位法及电沉积法制备出不同形貌的Pd纳米晶,并通过铜的欠电势沉积(Cu UPD)及化学置换方法制备出不同Pt层厚度的Pd@Ptn(n = 1-5)纳米催化剂,采用循环伏安扫描电沉积法制备了 Ru修饰的Pd纳米晶电极,研究一氧化碳(CO)、甲醇、乙醇以及甲酸等燃料小分子的电催化氧化过程,氢析出(HER)过程,取得的主要结果如下:1、在含有Pd2+的酸性溶液中,采用程序方波电位法在GC电极表面直接沉积Pd二十四面体纳米晶,同时考察了合成温度对所制得的Pd纳米粒子形貌及尺寸分布的影响,并通过首先Cu UPD再化学置换的方法成功制备出不同Pt层厚度的Pd@Ptn(n= 1-5)二十四面体纳米晶。运用恒电位法及CuUPD方法制备得到一系列{111}择优取向的Pd@Ptn纳米晶。应用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM),选区电子衍射(SAED)等表征方法对所制得的Pd二十四面体纳米晶表面结构进行表征分析,显示其表面为{730}晶面。运用循环伏安扫描研究了 Pt层厚度对CO电氧化、乙醇及甲酸电催化氧化性能的影响,同时利用表面探针分子CO的电化学原位红外光谱探索Pt层和基底之间的相互作用。对于Pd@Ptn二十四面体纳米晶,当n=1时,其对乙醇电催化氧化的活性很低,当n=2时,对乙醇电催化氧化的活性最高。这是由于Pd基底对单层Pt的晶格应变效应和配体效应的作用较强,而对2层Pt这两种效应的作用则比较适中。另外,高指数晶面的Pd@Ptn纳米晶催化乙醇电氧化性能要明显优于{111}择优取向的Pd@Ptn粒子,表明低配位的台阶原子会促进乙醇的电催化氧化。2、对高指数晶面Pd二十四面体纳米晶表面修饰不同覆盖度的Ru(THH Pd NCs/Ru),并采用循环伏安扫描法研究甲醇和甲酸电氧化性能。结果表明,对于甲醇电氧化,THHPdNCs/Ru电极上(θRu=0.03~0.27)甲醇氧化的起始电位和峰电位明显负于Pd二十四面体,说明少量Ru的修饰有利于甲醇在较低电位下的氧化。其中θRu=0.07~0.08时,峰电流密度达到最大值,为1.89 mA cm-2。THH Pd NCs/Ru电极(θRu=0.03~0.56)对于甲酸电催化氧化反应,随Ru覆盖度的增加,峰电流密度先增大后减小。其中在θRu=0.05时甲酸氧化峰电流密度达到最大,正、负向峰电流密度分别为10.10和8.83 mAcn-2,优于Pd二十四面体纳米粒子(8.00和5.91 mA cm-2)。表明极少量Ru的修饰,有利于甲酸的电催化氧化。3、通过电化学程序方波电位法和恒电位法制备了高指数晶面Pd二十四面体纳米晶、.Pd纳米刺球及{111}择优取向的Pd纳米粒子,用线性伏安扫描法对它们及商业Pd/C、Pd黑催化剂催化HER的性能进行表征,探究不同表面结构对电极催化HER性能的影响。实验结果表明氢析出电流密度为10mAcm-2时,各个电极上的电位顺序为:Pd二十四面体纳米晶(-0.38 V)>商业Pd/C(-0.40 V)催化剂>{111}择优取向的Pd纳米粒子(-0.43 V)>Pd纳米刺球(-0.48 V)>商业Pd黑催化剂(-0.51 V),显示高指数晶面的低配位台阶原子有利于促进氢析出反应,具有更高的催化活性。本论文在高指数Pd纳米粒子表面修饰Pt或Ru成功制备出一系列具有明确表面结构的纳米催化剂,并证明其具有较好的催化小分子氧化性能,还运用电化学原位红外光谱的方法对其可能存在的电子结构效应进行了分析。另外通过比较不同表面结构的Pd催化剂,表明高指数晶面对于HER也具有促进作用。这些结果对于更好地设计高性能低Pt载量的燃料电池小分子催化剂和HER催化剂都具有非常重要的指导意义。
黄腾翔[9](2017)在《基于AFM的电化学针尖增强拉曼光谱》文中指出针尖增强拉曼光谱(TERS)是拉曼光谱与扫描探针显微镜(SPM)的联用技术,能同时获得样品的形貌和振动光谱信息,分辨率最高达亚纳米级。因此,自2000年报道以来,TERS技术迅速在表面科学、纳米材料和生物检测等领域展现出了巨大的潜力。然而,目前TERS的研究却进入了瓶颈阶段,究其原因主要有两点:针尖制备难和研究体系不可控。TERS作为一种等离激元增强拉曼光谱技术(plasmon-enhanced Raman spectroscopy,PERS),“增强源”(TERS 针尖)是技术的核心。TERS针尖的性能决定了 TERS检测的灵敏度、空间分辨率和重现性。因此针尖制备问题已经成为限制TERS发展的瓶颈之一。TERS针尖制备的难点在于针尖必须兼顾SPM和拉曼光谱的要求。对于每种SPM-TERS技术,都需要发展相应的针尖制备方法,但是目前各类针尖制备方法均存在难点。另一方面,目前大部分TERS工作是在大气条件下获得的,针尖和样品可能被污染。同时由于难以调控吸附物种的表面覆盖度,样品的表面状态未知,使得一些动态过程的研究受到限制。如果能将TERS拓展到电化学体系,发展出EC-TERS技术,将能通过电化学有效控制电极表面电位,进而改变物种在表面上的电化学行为;同时可以原位地获得在电化学过程中样品的表面形貌信息和表面物种的化学信息。因此,通过EC-TERS技术有望扩宽TERS研究领域,将其发展到电极表面氧化还原体系的研究,对于电池、电催化、腐蚀等领域具有重要意义。但是到目前为止,受限于针尖和仪器,仅有四篇工作报道了 EC-TERS的研究。本论文主要从方法学的角度出发,致力于解决目前TERS针尖制备存在的关键问题,同时致力于EC-TERS仪器的研制,并在此基础上开展了电催化体系的研究。本论文的主要研究内容和结论如下:1.发展了快速、简便的电沉积法高重现地制备AFM-TERS针尖,通过控制沉积电位和沉积时间可以精确地控制针尖的表面形貌和曲率半径。并且首次在实验上探究了针尖曲率半径与TERS增强的关系,获得了最优的针尖曲率半径,为理解TERS增强机理提供了强有力的实验基础。且该方法所制备的针尖具有高TERS活性和强的镀层结合力,提高了针尖的机械稳定性和使用寿命。2.发展了三种无电沉积法制备AFM-TERS针尖,可以对不导电的AFM针尖进行金属的沉积,使其具有TERS活性,拓宽了 TERS的应用。通过控制沉积时间可以精确地调控镀层的厚度。3.针对EC-TERS仪器功能需求,建立了正置式的EC-AFM-TERS技术。对现有仪器和光路进行了改造,设计出特殊的光谱电解池,对针尖进行了合适的固定和包封,提高了实验的效率和易用性。同时开展了必要的可行性分析,验证了所改造仪器和建立的技术可以满足EC-AFM-TERS实验的要求。最后,通过一个聚苯胺体系的研究,进一步验证了仪器可行性和技术可靠性。4.在体系研究方面,我们选取了薄层MoS2进行体系研究。通过高空间分辨的TERS技术,我们研究了薄层MoS2的缺陷的特殊电子性质,并比较了多个不同缺陷的差异。最后,我们利用EC-AFM-TERS技术获得了薄层MoS2的活性位在电催化析氢过程中的TERS光谱相应变化,通过EC-TERS光谱分析薄层MoS2的电子和声子的变化,从而推导出在电催化过程中薄层MoS2的活性位和非活性位物理化学性质的改变。
林坚[10](2017)在《晶态硫族半导体纳米团簇的稳定、组装及其光/电性能研究》文中提出半导体材料是信息社会的支柱,其特有的导电可控性能是构建各类电子元件的基础。随着纳米技术的引入,常规半导体的性能得以进一步的开发。研究纳米材料“构-效”关系的方法主要涉及晶相结构和电镜形貌、结构分析。然而,上述技术存在一定的局限性,如高分辨球差电镜需要在高真空条件下完成,且对测试样品要求较高。因此,如何采取简便方略研究“构-效”关系是当前关注的重点。单晶X-射线衍射(SCXRD)技术的出现,为揭示晶态材料的精细“构-效”关系提供了便捷的可能。虽然,纳米材料不适用于SCXRD,但具有类似结构特点的纳米团簇可通过自组装形成利于SCXRD测试的单晶结构。大量结构精确可知的贵金属纳米团簇早已被用于研究精细结构与催化性能之间的紧密联系。此外,具有半导体特性的金属硫族纳米团簇亦可通过自组装的方式形成可用于SCXRD的晶态结构,且其结构多样且组分可调。目前,基于金属硫族纳米团簇晶态材料的研究主要集中在改变合成条件创造结构多样性。通过自组装被晶化稳定下来的均一尺度纳米团簇所独有的潜在性能却常常被科研工作者忽视,如基于团簇的光电性能开发、改性机理研究、以及基于团簇的精细“构-效”关系研究等等。第一章:将从传统的金属硫族化合物出发,引出基于纳米团簇的晶态硫族化合物的结构特点及其团簇的稳定方法。在总结金属硫族纳米团簇晶态材料研究现状的基础上,阐述了本文论的选题依据和研究内容。本论文旨在充分挖掘已有金属硫族纳米团簇晶态材料的性能及改性方法,并以纳米团簇为结构平台研究精细“构-效”关系及半导体光/电性能的精准调控方法,为发展合成具有特殊性能的化合物提供理论基础。主要研究结果如下:第二章:以Mn2+掺杂的金属硫族纳米团簇ISC-10-CdInS(Mn@Cd6In28S56,Mn@CdInS)为研究对象,扩展了 Mn@CdInS在光致发光、电化学发光领域的潜在应用前景。通过原位掺杂Mn2+,有效提升了 Mn@CdInS的红光发光效率(QY:0.53%→ 43.68%)。极限 Mn2+掺杂量下的 Mn@MnInS(Mn@Mn6In28S56)荧光特性完全不同,证实了 Mn2+掺杂量的调节可实现Mn2+掺杂位点的精确调控。以ISC-10-CdInS和Mn@CdInS为研究对象的电化学发光(ECL)测试表明该材料具有可调的ECL特性。不同共反应剂下ISC-10-CdInS的电化学信号差表明金属空缺位参与的氧化共反应是产生ECL的主要机制。第三章:利用原位掺杂的策略成功合成了一系列Mn2+掺杂的纳米团簇,并以此为结构平台详细研究了与Mn2+精细掺杂结构相关的荧光调控行为。Mn2+的特征荧光发射在这些结构、尺寸类似但组分不同的纳米团簇中可由620 nm逐渐红移至643 nm,且其荧光寿命可在40μs至1 ms之间变化。此外,对纳米团簇中Mn2+聚集形式的调控,可成功改变Mn2+相关的跃迁禁阻状态及对应的荧光激发机制。当主体团簇中Mn2+聚集数<4时,其发光主要以能量转移的方式实现;当Mn2+聚集数≥4时,可直接激发Mn2+发光。结合压力、低温依赖的荧光光谱和团簇结构分析,我们从实验上证实了通过调控Mn2+周边晶格应力可实现其红光发射的调控。第四章:合成了一列具有周期性中断结构的类分子筛金属硫族半导体化合物CSZ-5-InSe([In28Se54(H2O)4]24-·24(H+-PR)n(H20),PR:piperidine;),并详细研究了该中断结构中In3+特殊位点与氧还原(ORR)活性之间的联系及可能的催化机理。利用原位掺杂Bi3+取代In3+特殊位点的电催化结果,我们证明了通常不具备催化活性的In原子在特殊结构条件下可以存在催化活性。以CSZ-5-InSe为结构模型,我们进一步研究了晶态金属硫族纳米团簇的合金化方法及特点。硫元素合金化的化合物CSZ-5-InSeS在引入小于20 at%的合金元素硫时,可将原化合物的禁带宽度提升近1.0 eV。第五章:以CSZ-5-InSe为结构模型,研究了晶态硫族化合物在溶剂热反应条件下的结构调控影响因素。通过改变反应温度和前驱物铟粉和硒粉的投料比,可将极易形成的结构学非稳定相CSZ-5-InSe转化为无中断结构的In-Se二维层状晶态化合物。改变反应温度和引入原反应中模板剂的结构衍生物,可得到非硫化锌碎片类型的In-Se团簇组装而成的新型三维晶态硫族化合物。第六章:研究了晶态硫族化合物纳米团簇与不同光学活性分子紫精衍生物杂化自组装的结构特点,结合光电响应数据得出苄基紫精杂化的团簇结构可同时具备光电响应和光稳定性。
二、铂单晶修饰电极催化行为探讨(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铂单晶修饰电极催化行为探讨(论文提纲范文)
(1)直接液体燃料电池Pd基阳极催化剂的制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 直接液体燃料电池 |
1.2.1 直接液体燃料电池的发展现状 |
1.2.2 直接液体燃料电池的工作原理 |
1.2.3 甲醇电氧化催化反应机制 |
1.2.4 甲酸电氧化催化反应机制 |
1.2.5 乙醇电氧化催化反应机制 |
1.3 直接液体燃料电池阳极催化剂 |
1.3.1 Pt基纳米催化剂 |
1.3.2 Pd基纳米催化剂 |
1.3.3 催化剂制备方法 |
1.4 选题目的及意义 |
第二章 实验材料和表征 |
2.1 实验药品和仪器 |
2.1.1 实验药品 |
2.1.2 实验仪器 |
2.2 电化学测试方法 |
第三章 层状PdW纳米片组装体的合成及其醇类氧化性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 L-PdW NAs/C催化剂制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 物理表征 |
3.3.2 L-PdW NAs/C的乙醇氧化行为 |
3.3.3 L-PdW NAs/C的甲醇氧化行为 |
3.4 本章小结 |
第四章 PdIr纳米片的合成及其甲醇、甲酸氧化性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 PdIr NSs/C催化剂制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 物理表征 |
4.3.2 PdIr NSs/C的甲醇氧化行为 |
4.3.3 PdIr NSs/C的甲酸氧化行为 |
4.4 本章小结 |
第五章 电沉积Pd纳米晶组装体构筑高性能甲酸氧化催化剂 |
5.1 引言 |
5.2 Pd NAs催化剂制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 物理表征 |
5.3.2 Pd NAs的甲酸氧化行为 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
致谢 |
(2)贵金属负载二硫化钼析氢反应中结构演化的原位拉曼光谱研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1 章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 电催化析氢反应 |
1.2.1 电催化析氢反应机理 |
1.2.2 电催化析氢反应研究进展 |
1.2.2.1 Pd-MoS_2电催化性能的调控 |
1.2.2.2 Au-MoS_2电催化性能的调控 |
1.2.2.3 Ag-MoS_2电催化性能的调控 |
1.3 拉曼光谱在电催化中的应用 |
1.3.1 拉曼光谱技术及其发展 |
1.3.2 拉曼光谱在电催化领域的应用 |
1.4 主要研究内容 |
第2章 原位电化学拉曼光谱表征装置的开发 |
2.1 引言 |
2.2 原位电化学反应池的发展 |
2.3 原位电化学拉曼光谱表征装置的开发 |
2.4 本章小结 |
第3章 Pd-MoS_2催化剂的设计合成与原位拉曼光谱研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂与原料 |
3.2.2 材料合成方法 |
3.2.3 电催化性能测试方法 |
3.2.4 原位拉曼光谱测试方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 组分与形貌表征 |
3.3.2 电催化性能表征 |
3.3.3 原位拉曼光谱表征 |
3.4 本章小结 |
第4章 Ag-MoS_2、Au-MoS_2催化剂的设计合成与原位拉曼光谱研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 试剂与原料 |
4.2.2 材料合成方法 |
4.2.3 电催化性能测试方法 |
4.2.4 原位拉曼光谱测试方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 组分与形貌表征 |
4.3.2 电催化性能表征 |
4.3.3 原位拉曼光谱表征 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(3)铂及铂铜纳米粒子的控制合成及电催化活性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 质子交换膜燃料电池(PEMFC) |
1.1.1 PEMFC的工作原理 |
1.1.2 PEMFC存在的问题 |
1.2 铂基电催化剂的研究进展 |
1.2.1 铂基阳极电催化剂 |
1.2.2 铂基阴极电催化剂 |
1.3 铂的结构参数对催化剂性能的影响 |
1.3.1 铂的晶体结构 |
1.3.2 影响铂电催化性能的主要因素 |
1.4 铂基催化剂控制合成的研究进展 |
1.4.1 相结构和形貌的控制合成 |
1.4.2 粒径的控制合成 |
1.4.3 铂基纳米粒子配比控制合成 |
1.4.4 铂纳米粒子在碳基底上合成 |
1.4.5 铂基纳米粒子控制合成的主要方法 |
1.5 本论文的研究背景、意义及主要内容 |
1.5.1 研究背景 |
1.5.2 本论文的主要研究内容 |
第2章 铂纳米粒子的制备技术与表征技术 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验材料 |
2.2.2 实验设备 |
2.2.3 铂纳米粒子的制备方法 |
2.3 铂纳米粒子的结构及性能表征 |
2.3.1 工作电极的修饰 |
2.3.2 电催化活性的测试 |
2.3.3 电催化稳定性的测试 |
第3章 铂纳米粒子粒径、形貌和相结构的控制 |
3.1 铂纳米粒子的粒径控制 |
3.1.1 铂纳米粒子的粒径控制方法 |
3.1.2 铂纳米粒子的形貌和相结构的表征 |
3.2 铂纳米粒子粒径及相结构表征 |
3.2.1 铂纳米粒子的组分分析 |
3.2.2 铂纳米粒子的粒径和相结构分析 |
3.3 铂纳米粒子粒径及相结构的形成机理 |
3.3.1 铂纳米粒子粒径变化的机理 |
3.3.2 铂纳米粒子相结构的形成机理 |
3.4 铂纳米粒子的形貌和相结构控制 |
3.4.1 铂纳米粒子的形貌和相结构控制合成 |
3.4.2 铂纳米粒子的形貌和相结构表征 |
3.5 铂纳米粒子形貌和相结构的分析 |
3.5.1 铂纳米粒子的成分分析 |
3.5.2 铂纳米粒子形貌、相结构及表面成分的分析 |
3.6 铂纳米粒子形貌和相结构的形成机理 |
3.6.1 铂纳米粒子形貌的形成机理 |
3.6.2 铂纳米粒子相结构的形成机理 |
3.7 本章小结 |
第4章 铂纳米粒子粒径对电催化性能的影响 |
4.1 实验部分 |
4.2 铂纳米粒子的粒径对电催化性能的影响 |
4.2.1 粒径对电化学活性面积的影响 |
4.2.2 粒径对乙二醇电催化性能的影响 |
4.2.3 粒径对甲醇电催化性能的影响 |
4.2.4 粒径对乙醇电催化性能的影响 |
4.3 铂纳米粒子的粒径影响电催化性能的原因 |
4.3.1 粒径影响电催化活性的原因 |
4.3.2 粒径影响电催化稳定性的原因 |
4.4 本章小结 |
第5章 铂纳米粒子形貌对电催化性能的影响 |
5.1 铂纳米粒子的形貌对电催化性能的影响 |
5.1.1 形貌对电化学活性面积的影响 |
5.1.2 形貌对乙醇电催化性能的影响 |
5.1.3 形貌对乙二醇电催化性能的影响 |
5.2 铂纳米粒子的形貌影响电催化性能的原因 |
5.2.1 形貌影响电催化活性的原因 |
5.2.2 形貌影响电催化稳定性的原因 |
5.3 本章小结 |
第6章 铂-铜纳米粒子控制合成及电催化性能 |
6.1 铂-铜纳米粒子的制备 |
6.1.1 铂-铜纳米粒子的合成方法 |
6.1.2 铂-铜纳米粒子的结构表征 |
6.2 铂-铜纳米粒子的表征 |
6.2.1 铂-铜纳米粒子的成分分析 |
6.2.2 铂-铜纳米粒子的粒径和相结构的表征 |
6.3 铂-铜纳米粒子的配比对电催化性能的影响 |
6.3.1 配比对电化学活性面积的影响 |
6.3.2 配比对乙二醇电催化性能的影响 |
6.3.3 配比对乙醇电催化性能的影响 |
6.4 铂-铜纳米粒子的配比影响电化学性能的原因 |
6.5 本章小结 |
结论与创新点 |
参考文献 |
附录 攻读博士期间发表和整理的论文 |
致谢 |
(4)非晶态钴基金属氧化物OER/ORR催化剂的性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 OER和 ORR简介 |
1.2.1 OER简介 |
1.2.2 ORR简介 |
1.3 OER和 ORR催化剂 |
1.3.1 贵金属基催化剂 |
1.3.2 过渡金属基催化剂 |
1.3.3 非金属基催化剂 |
1.4 优化催化剂的策略 |
1.5 本文的研究内容 |
第2章 非晶态钴铈氧化物的合成及电化学OER性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 催化剂的制备和测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 钴铈金属氧化物的物理性能表征 |
2.3.2 钴铈金属氧化物的电化学性能表征 |
2.4 小结 |
第3章 Co_yMn_(3-y)O_x/KB复合催化剂的合成及其ORR性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 催化剂的制备和测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 混合材料的物理性能表征 |
3.3.2 混合材料的电化学性能表征 |
3.4 小结 |
第4章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 创新点 |
4.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(5)燃料电池阴极非贵金属MOF基衍生物催化剂研究(论文提纲范文)
学位论文的主要创新点 |
摘要 |
abstract |
绪论 |
第一章 文献综述 |
1.1 燃料电池简介 |
1.2 质子交换膜燃料电池简介 |
1.2.1 质子交换膜燃料电池研究进展 |
1.2.2 PEMFC的基本结构和工作原理 |
1.2.3 PEMFC阴极氧还原反应过程和机理 |
1.3 PEMFC阴极氧还原催化剂研究 |
1.3.1 Pt基催化剂 |
1.3.2 非贵金属化合物催化剂 |
1.3.3 碳基氧还原催化剂 |
第二章 过渡双金属MnCo-MOF衍生物氧还原催化剂研究 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验药品与仪器 |
2.2.2 催化剂的制备与测试 |
2.2.3 电化学性能测试方法 |
2.2.4 物理表征方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 物理表征 |
2.3.2 电化学测试分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 Fe基S共掺杂氧还原催化剂的制备及电催化性能研究 |
3.1 前沿 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验药品与仪器 |
3.2.2 Fe/SCN催化剂的制备 |
3.2.3 电化学测试方法 |
3.2.4 物理表征方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 物理表征 |
3.3.2 电化学测试 |
3.4 本章小结 |
第四章 结论与展望 |
4.1 结论 |
4.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(6)相转变FePtM纳米颗粒(M=Ag,Cu)的原子尺度分析及其氧还原催化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 质子交换膜燃料电池 |
1.1.1 质子交换膜燃料电池简介 |
1.1.2 质子交换膜燃料电池的应用 |
1.1.3 质子交换膜燃料电池的应用挑战 |
1.2 氧还原催化剂的研究进展 |
1.2.1 氧还原反应机理 |
1.2.2 Pt催化氧还原反应的晶面效应 |
1.2.3 Pt催化氧还原反应的尺寸效应 |
1.2.4 Pt催化氧还原反应的合金效应 |
1.2.5 有序FePt的 ORR研究 |
1.3 FePt基本性质 |
第2章 实验方法 |
2.1 Fe Pt Ag/FePtCu纳米颗粒的一锅法合成 |
2.1.1 液相法合成中纳米晶的成核和生长机制 |
2.1.2 种子介导法合成纳米晶 |
2.1.3 一锅合成法 |
2.1.4 液相法合成有序结构的FePt |
2.2 ORR催化剂的半电池评价 |
2.3 透射电子显微镜TEM |
2.3.1 TEM的像差校正 |
2.3.2 TEM,HRTEM和 STEM成像 |
2.3.3 元素分析法EDXs和EELS |
2.4 其他表征方法 |
第3章 超细有序结构FePtAg纳米颗粒的合成与磁性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验结果 |
3.3 讨论 |
3.3.1 应力效应 |
3.3.2 扩散效应 |
3.3.3 溶剂效应 |
3.4 本章小结 |
第4章 核壳和有序结构FePtCu纳米颗粒及其ORR催化性能 |
4.1 引言 |
4.2 实验结果 |
4.3 本章小结 |
第5章 FePtCu纳米颗粒催化剂形貌结构演化过程的原子尺度分析 |
5.1 引言 |
5.2 实验结果 |
5.2.1 反应时间序列FePtCu中间产物的TEM表征 |
5.2.2 FePtCu纳米颗粒在电镜中的温度效应 |
5.2.3 不同反应时间FePtCu的 ORR性能表征 |
5.3 结果讨论 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
参考文献 |
个人简历 |
致谢 |
(7)共轭聚合物及金属纳米粒子在电化学传感器中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 共轭聚合物 |
1.1.1 共轭聚合物的结构、种类 |
1.1.2 共轭聚合物的合成方法 |
1.1.3 共轭聚合物的应用 |
1.2 金属纳米粒子 |
1.2.1 金属纳米粒子的概述 |
1.2.2 影响金属纳米粒子性能的因素 |
1.2.3 金属纳米粒子的电化学应用 |
1.3 选题的内容与意义 |
参考文献 |
第二章 从多个维度设计给体—受体—给体结构的电荷传输界面及其在电化学检测神经递质中的应用 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 试剂和仪器 |
2.2.2 单体PTBFN的合成 |
2.2.3 电化学传感器的制备 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 poly(PTBFN)的电化学合成 |
2.3.2 单体PTBFN和聚合物poly(PTBFN)的表征 |
2.3.3 poly(PTBFN)对多巴胺的电催化氧化 |
2.3.4 实验条件的优化 |
2.3.4.1 溶液pH效应 |
2.3.4.2 扫描速度的影响 |
2.3.5 体系的传感机理 |
2.3.6 传感器的性能 |
2.3.7 特异性、重现性和稳定性 |
2.3.8 测定实际样 |
2.4 本章小结 |
参考文献 |
第三章 基于外延生长的双金属纳米晶和D–Π–A型聚合物构建电化学免疫传感器 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂和仪器 |
3.2.2 单体TPIDA的合成 |
3.2.3 Au-Pt核壳星形十面体的合成 |
3.2.4 Au-Pt纳米晶体从油相向水相的相转移 |
3.2.5 Au-Pt-Ab2 标记物的制备 |
3.2.6 电化学免疫传感器制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 poly(TPIDA)的电化学合成 |
3.3.2 单体TPIDA、poly(TPIDA)、poly(TPIDA)-Ab1 的表征 |
3.3.3 Au-Pt纳米晶和Au-Pt-Ab2 的表征 |
3.3.4 表征免疫传感器的组装过程 |
3.3.5 实验条件的优化 |
3.3.6 免疫传感器的性能 |
3.3.7 特异性、重现性和稳定性 |
3.3.8 实际样品中HIgG的测定 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
作者简历 |
攻读硕士学位期间的科研成果 |
致谢 |
(8)基于Pd二十四面体纳米晶的金属亚单层、单层和多层电催化剂的制备、表征和性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
§1.1 燃料电池简介 |
§1.1.1 氢氧燃料电池 |
§1.1.1.1 氢氧燃料电池工作原理 |
§1.1.1.2 氢析出反应 |
§1.1.2 直接醇类燃料电池 |
§1.1.3 直接甲酸燃料电池 |
§1.2 催化剂结构效应 |
§1.2.1 贵金属催化剂表面结构效应 |
§1.2.2 贵金属催化剂电子结构效应 |
§1.3 贵金属催化剂的制备及性能研究 |
§1.3.1 金属纳米粒子形状与晶面结构 |
§1.3.2 金属纳米粒子形貌控制合成及催化性能研究 |
§1.3.2.1 低表面能金属纳米粒子形貌控制合成及催化性能研究 |
§1.3.2.2 高表面能金属纳米粒子形貌控制合成及催化性能研究 |
§1.4 单层及其它表面修饰金属催化剂研究概述 |
§1.4.1 Pt层催化剂研究概述 |
§1.4.2 表面修饰金属催化剂研究概述 |
§1.5 本论文研究思路与研究内容 |
参考文献 |
第二章 实验 |
§2.1 化学试剂 |
§2.2 电化学体系 |
§2.2.1 电极 |
§2.2.2 电解池 |
§2.2.3 电化学仪器 |
§2.3 电化学原位FTIR反射光谱实验 |
§2.3.1 红外电解池 |
§2.3.2 红外光谱仪器 |
§2.3.3 电化学原位FTIR反射光谱 |
§2.4 物理表征方法 |
§2.4.1 扫描电子显微镜(SEM) |
§2.4.2 透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM) |
参考文献 |
第三章 Pd@Pt_n二十四面体纳米晶的制备及形貌表征 |
§3.1 Pd二十四面体的制备、表征及温度对其结构的影响 |
§3.1.1 Pd二十四面体纳米晶的制备及表征 |
§3.1.2 合成温度对Pd二十四面体纳米晶结构的影响 |
§3.2 Pd@Pt_n二十四面体纳米晶的制备 |
§3.3 Pd@Pt_n二十四面体纳米晶的形貌表征 |
§3.4 {111}择优取向的Pd@Pt_n纳米晶的制备及形貌表征 |
§3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 Pd@Pt_n二十四面体纳米晶的电化学性能及原位电化学红外光谱表征 |
§4.1 Pd二十四面体纳米晶的电化学性能表征 |
§4.1.1 Pd二十四面体纳米晶在硫酸中的CV表征 |
§4.1.2 Pd二十四面体纳米晶对乙醇及甲酸催化性能的表征 |
§4.2 Pt层修饰的Pd纳米催化剂在硫酸中的CV表征 |
§4.2.1 Pd@Pt_n二十四面体纳米晶在硫酸中的CV行为 |
§4.2.2 {111}择优取向的Pd@Pt_n纳米晶在硫酸中的CV行为 |
§4.3 CO电催化氧化实验 |
§4.4 Pt层修饰的Pd纳米催化剂对乙醇电催化性能的研究 |
§4.4.1 Pd@Pt_n二十四面体纳米晶乙醇电催化氧化实验 |
§4.4.2 {111}择优取向的Pd@Pt_n纳米晶乙醇电催化氧化实验 |
§4.4.3 乙醇电催化氧化活性比较 |
§4.5 甲酸电催化氧化实验 |
§4.5.1 Pd@Pt_n二十四面体纳米晶甲酸电催化氧化实验 |
§4.5.2 {111}择优取向的Pd@Pt_n纳米晶甲酸电催化氧化实验 |
§4.5.3 甲酸电催化氧化活性比较 |
§4.6 原位电化学红外光谱研究 |
§4.7 本章小结 |
参考文献 |
第五章 Pd二十四面体纳米晶表面修饰亚单层Ru及其电化学性能表征 |
§5.1 Pd二十四面体纳米晶的制备、表征及表面修饰Ru亚单层 |
§5.2 甲醇电催化氧化表征 |
§5.3 甲酸电氧化催化表征 |
§5.4 THH Pd NCs/Ru电极催化有机小分子氧化后的形貌表征 |
§5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 Pd纳米晶对HER催化性能的结构效应研究 |
§6.1 Pd二十四面体纳米晶的制备及催化HER表征 |
§6.2 商业Pd黑及Pd/C催化剂催化HER表征 |
§6.3 {111}择优取向的Pd纳米晶的制备及催化HER表征 |
§6.4 刺球状Pd纳米粒子的制备及催化HER表征 |
§6.4.1 刺球状Pd纳米粒子的制备及形貌表征 |
§6.4.2 刺球状Pd纳米粒子催化HER表征 |
§6.5 五种催化剂性能比较 |
§6.6 本章小结 |
参考文献 |
结论与展望 |
作者攻读博士期间主要论文与成果 |
致谢 |
(9)基于AFM的电化学针尖增强拉曼光谱(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 拉曼光谱和表面增强拉曼光谱 |
1.2 针尖增强拉曼光谱(TERs) |
1.2.1 TERS基本原理 |
1.2.2 TERS仪器 |
1.2.3 TERS针尖 |
1.2.4 TERS的应用 |
1.3 电化学针尖增强拉曼光谱(EC-TERS) |
1.3.1 EC-TERS光学构型 |
1.3.2 EC-TERS的研究现状 |
1.4 本论文的研究目的及主要内容 |
参考文献 |
第二章 实验 |
2.1 实验试剂 |
2.1.1 常规试剂 |
2.1.2 溶液配制 |
2.2 仪器设备 |
2.2.1 共聚焦拉曼光谱仪 |
2.2.2 针尖增强拉曼光谱仪(tip-enhanced Raman spectroscopy,TERS) |
2.3 相关技术 |
2.3.1 原子力显微技术(AFM) |
2.3.2 电化学原子力显微镜(EC-AFM) |
2.4 实验方法一 |
2.4.1 Au(111)单晶的制备和处理 |
2.4.2 模板剥离法制备光滑金膜 |
2.4.3 金片的合成 |
2.4.4 2~3 nm金纳米粒子的合成 |
参考文献 |
第三章 电沉积法制备AFM-TERS针尖 |
3.1 电沉积法制备镀银AFM-TERS针尖 |
3.1.1 电沉积液的选择 |
3.1.2 电沉积液的组成和工作条件 |
3.1.3 镀银针尖的制备 |
3.2 镀银AFM-TERS针尖的TERS表征 |
3.2.1 镀银AFM-TERS针尖的背景和TERS增强 |
3.2.2 TERS增强与针尖曲率半径的关系 |
3.2.3 镀银AFM-TERS针尖的TERS增强因子 |
3.2.4 镀银AFM-TERS针尖的寿命 |
3.2.5 镀银AFM-TERS针尖的化学稳定性 |
3.3 电沉积法制备镀金AFM-TERS针尖 |
3.3.1 电沉积液的组成和工作条件 |
3.3.2 镀金针尖的制备 |
3.4 镀金AFM-TERS针尖的TERS表征 |
3.4.1 镀金AFM-TERS针尖的背景和TERS增强 |
3.4.2 TERS增强与针尖曲率半径的关系 |
3.4.3 针尖在水溶液中的机械稳定性 |
本章小结 |
参考文献 |
第四章 无电沉积法制备AFM-TERS针尖 |
4.1 化学镀法制备基于不导电基底的AFM-TERS针尖 |
4.1.1 设计思路 |
4.1.2 化学镀条件的探索 |
4.1.3 AFM针尖化学镀银 |
4.1.4 Au(111)表面4-PBT单分子层的TERS表征 |
4.2 简易化学镀法快速制备AFM-TERS银针尖 |
4.2.1 设计思路 |
4.2.2 成核密度的调控 |
4.2.3 镀液光亮剂的调控 |
4.2.4 银层的生长 |
4.2.5 单层石墨烯缺陷位的TERS表征 |
4.3 化学镀法快速制备纳米粒子针尖 |
4.3.1 设计思路 |
4.3.2 针尖制备 |
本章小结 |
参考文献 |
第五章 建立基于AFM的EC-TERS技术 |
5.1 基于AFM的EC-TERS仪器的搭建和技术建立 |
5.1.1 建立正置式EC-AFM-TERS技术的必要性 |
5.1.2 特殊电解池的设计 |
5.1.3 针尖的固定和包封 |
5.1.4 液相中针尖相关参数优化 |
5.1.5 光路改进 |
5.2 仪器性能的前期验证 |
5.2.1 光谱电解池性能表征 |
5.2.2 白光成像质量表征 |
5.2.3 激光扫描针尖成像表征 |
5.2.4 液相下AFM成像质量表征 |
5.2.5 针尖在液相中的稳定性及TERS光谱表征 |
5.3 EC-AFM-TERS体系初步研究 |
5.3.1 薄层聚苯胺的制备 |
5.3.2 聚苯胺的EC-TERS研究 |
本章小结 |
参考文献 |
第六章 探究薄层MoS_2缺陷位的物理化学性质及其在电催化过程中的变化 |
6.1 薄层MoS_2样品的制备 |
6.1.1 机械剥离法制备薄层MoS_2 |
6.1.2 薄层MoS_2的Raman和PL表征 |
6.2 TERS对薄层MoS_2的谱峰的影响 |
6.3 TERS表征MoS_2缺陷位的特殊物理化学性质 |
6.3.1 2L MoS_2的边缘 |
6.3.2 不同薄层MoS_2的缺陷 |
6.4 EC-TERS探究薄层MoS_2活性位的电催化行为 |
6.4.1 未活化MoS2的EC-TERS表征 |
6.4.2 活化MoS_2的活性位的电催化行为 |
本章小结 |
参考文献 |
总结与展望 |
在学期间发表论文 |
致谢 |
(10)晶态硫族半导体纳米团簇的稳定、组装及其光/电性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 晶态金属硫族化合物概述 |
1.2 “宏观尺度”的晶态硫族化合物 |
1.3 纳米尺度的晶态硫族化合物 |
1.4 原子尺度的晶态硫族化合物 |
1.5 基于纳米团簇的晶态硫族化合物 |
1.5.1 合成方法 |
1.5.2 金属硫族纳米团簇 |
1.5.3 组装特点 |
1.5.4 纳米团簇稳定特点 |
1.5.5 结构相关特性 |
1.5.6 基于纳米团簇晶态硫族化合物研究特点分析 |
1.6 本论文的选题依据和研究内容 |
1.7 参考文献 |
第二章 Cd-In-S空心纳米团簇的改性及其光致/电化学发光性能研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 化学试剂 |
2.2.2 ISC-10-CdInS改性依据 |
2.2.3 原位掺杂样品的合成 |
2.2.4 电化学测试电极的制备 |
2.2.5 表征与测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 结构表征与分析 |
2.3.2 光谱表征 |
2.3.3 荧光量子产率表征 |
2.3.4 电子顺磁共振表征 |
2.3.5 发光动力学表征 |
2.3.6 低温荧光测试 |
2.3.7 热重分析及高温荧光测试 |
2.3.8 电化学测试 |
2.3.9 电化学发光测试 |
2.3.10 电化学发光机理研究 |
2.3.11 电化学发光效率 |
2.4 本章小节 |
2.5 参考文献 |
第三章 Mn(Ⅱ)掺杂金属硫族纳米团簇的荧光调变 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 化学试剂 |
3.2.2 Mn(Ⅱ)掺杂样品的合成 |
3.2.3 离子交换 |
3.2.4 表征与测试 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 Mn~(2+)掺杂化合物ISC-10-Mn@ZnInS |
3.3.2 Cu~+掺杂化合物ISC-10-Cu@MnInS及ISC-10-Cu@CdInS |
3.3.4 Mn~(2+)掺杂的T4团簇Mn_4In_(16)S_(35) |
3.3.5 Mn~(2+)掺杂纳米团簇的“构-效”关系 |
3.4 本章小结 |
3.5 参考文献 |
第四章 硒化铟类沸石中断结构的稳定、掺杂及其光电性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 化学试剂 |
4.2.2 化合物CSZ-5-InSe的合成 |
4.2.3 化合物CSZ-5-InBiSe的合成 |
4.2.4 化合物CSZ-5-InSeS-n的合成 |
4.2.5 表征与测试 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 单晶结构分析 |
4.3.2 CSZ-5-InSe单晶结构的确定 |
4.3.3 CSZ-5-InBiSe结构的确定 |
4.3.4 CSZ-5-InSe及CSZ-5-InBiSe的光电性能 |
4.3.5 CSZ-5-InSe的电催化性能 |
4.3.6 CSZ-5-InSe氧还原机理研究 |
4.3.7 CSZ-5-InSe的合金化 |
4.3.8 CSZ-5-InSeS-n的合金化特性 |
4.3.9 CSZ-5-InSeS-n的光学特性 |
4.3.10 CSZ-5-InSeS-n的能带调控机理 |
4.3.11 CSZ-5-InSeS-n的电催化性能 |
4.4 本章小结 |
4.5 参考文献 |
第五章 非类闪锌矿硒化铟碎片的稳定、组装及结构调控研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 化学试剂 |
5.2.2 化合物2D-InSe-PR的合成 |
5.2.3 化合物3D-InSe-3-MPR的合成 |
5.2.4 离子交换 |
5.2.5 表征与测试 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 单晶结构分析 |
5.3.2 粉末结构表征及组份确定 |
5.3.3 吸附特性 |
5.3.4 光谱表征 |
5.3.5 结构调控特征 |
5.4 本章小结 |
5.5 参考文献 |
第六章 Ge_4S_(10)团簇的杂化及其光电响应性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 化学试剂 |
6.2.2 不同取代基紫精化合物的合成 |
6.2.3 [Ge_4S_(10)]~(4-)团簇的合成 |
6.2.4 T2@RV的合成 |
6.2.5 表征与测试 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 单晶结构分析 |
6.3.2 纯度表征 |
6.3.3 光电化学测试 |
6.4 本章小结 |
6.5 参考文献 |
第7章 总结与展望 |
博士期间工作 |
致谢 |
四、铂单晶修饰电极催化行为探讨(论文参考文献)
- [1]直接液体燃料电池Pd基阳极催化剂的制备及性能研究[D]. 王峰乾. 青岛大学, 2021
- [2]贵金属负载二硫化钼析氢反应中结构演化的原位拉曼光谱研究[D]. 李朝霞. 上海师范大学, 2021(07)
- [3]铂及铂铜纳米粒子的控制合成及电催化活性的研究[D]. 胡超. 湖南大学, 2020
- [4]非晶态钴基金属氧化物OER/ORR催化剂的性能研究[D]. 潘丽丽. 天津大学, 2020
- [5]燃料电池阴极非贵金属MOF基衍生物催化剂研究[D]. 孙亚博. 天津工业大学, 2020(02)
- [6]相转变FePtM纳米颗粒(M=Ag,Cu)的原子尺度分析及其氧还原催化[D]. 陈旭. 湖北大学, 2019(04)
- [7]共轭聚合物及金属纳米粒子在电化学传感器中的应用研究[D]. 刘鹤. 吉林大学, 2019(11)
- [8]基于Pd二十四面体纳米晶的金属亚单层、单层和多层电催化剂的制备、表征和性能研究[D]. 林燕芬. 厦门大学, 2018(12)
- [9]基于AFM的电化学针尖增强拉曼光谱[D]. 黄腾翔. 厦门大学, 2017(01)
- [10]晶态硫族半导体纳米团簇的稳定、组装及其光/电性能研究[D]. 林坚. 苏州大学, 2017(01)