隗艳:贵金属纳米复合材料的制备及其电催化性能研究论文

隗艳:贵金属纳米复合材料的制备及其电催化性能研究论文

本文主要研究内容

作者隗艳(2019)在《贵金属纳米复合材料的制备及其电催化性能研究》一文中研究指出:本论文利用晶种生长法、化学还原法、置换反应法等可控合成了一系列具有特殊形貌的贵金属异质结构、贵金属/非贵金属异质结构及贵金属基合金结构。有效利用贵金属优异的光学(表面等离子体共振)性质和催化活性,以“光电效应”、“光热效应”、“结构效应”为主要调制手段,达到对贵金属纳米复合材料催化剂改性的目标。将制备的材料应用于光辅助电催化产氢及甲醇催化氧化,系统研究了催化剂的形成及电催化反应机理。其具体研究内容如下:1.贵金属异质结构的制备及性能研究(1)利用化学还原法和晶种生长法,实现了各向异性Pd纳米粒子在Au纳米棒的端部包覆及完全包覆(Pd-tipped,-covered Au NRs)改性,探究了样品的生长机理,并将其应用于可见-近红外光(vis-NIR)下的电催化分解水产氢。其中,Pd-tipped Au NRs展现出了优异的催化活性,具有较低的起始过电势(40 mV)和较大的交换电流密度(1.585 mA cm-2)。一方面由于Au NRs表面由光激发产生的热电子转移,增加了高活性Pd的电子密度(光电效应),另一方面由于Au吸收近红外光产生一部分热量,增加了催化体系的温度(光热效应)。光电、光热协同作用共同促进了电催化性能的提升。此外,由于电子传输通道被过量的Pd纳米粒子阻碍,Pd-covered Au NRs的催化性能反而下降。(2)基于上一部分工作的研究思路,设计合成了局域电磁场效应更强的多枝状Au纳米星(Au NSs),用Au NSs作为基体材料,通过调节KI和金属前驱体的用量,成功制备了AgPt合金选择性生长改性(尖端包覆、枝端包覆、完全包覆)的Au NSs异质结构(AgPt-tipped,-edged,-covered Au NSs),并应用于vis-NIR光辅助的电催化产氢及甲醇催化氧化性能研究中。其中,双功能AgPt-tipped Au NSs表现出最为显著的光增强产氢性能和甲醇氧化性能,实验证明催化效果的增强主要是由于光激发电子-空穴对的有效转移(光电效应)。另外,Au的光热转换效应,独特的结构效应(形貌、组分、电子结构)同样有助于活性、稳定性和耐CO毒化性能的提升。实验结果表明充分利用光电、光热、结构的协同作用,合理设计双功能的Plasmonic基电催化剂在光电催化转换领域有着十分重要的意义和良好的应用前景。2.贵金属/非贵金属异质结构的制备及性能研究利用Ag的局域表面等离子体共振(LSPR)性质,合成了Ag修饰的MoS2/C纳米异质结构,探究了光电效应和结构效应在贵金属/非贵金属异质结构中对电催化性能的影响。针对MoS2自身导电性较弱且平面内活性位点较少的缺点,首先对其进行前期改性研究,制备了P掺杂MoS2纳米片修饰的N掺杂空心C球分层核壳结构(N-C@P-MoS2)及内部生长结构(N-C/P-MoS2(inside)),优化的负载量和掺杂量使样品展现出了优异的电催化产氢活性和稳定性。原因之一是MoS2和C材料的协同作用,原因之二是N、P原子掺杂所带来的更高的导电性和更多的面内活性位点。以上的实验结果表明结构(形貌及组分)效应和电子(活性位点及导电性)效应的协同作用会大大增强催化性能。将改性后的核壳异质结构用化学还原法进行Ag纳米粒子的修饰,实验发现,在可见光激发下,Ag的LSPR效应所引起的电子转移会使样品的电催化活性得到进一步增强。3.贵金属基合金结构的制备及性能研究对于贵金属基合金结构,金属间更强烈的相互作用所引发的d带能级等电子结构上的改变,更有助于催化反应的活性提升。通过一锅法合成了三元PtNiCu及二元PtCu合金纳米立方自组装体结构,探究了样品的生长机理并将其应用于可见光辅助的电催化产氢及甲醇催化氧化反应。三元PtNiCu合金由于其规整的形貌、较多的表面活性位点(结构效应)、金属间更强烈的相互作用引发的Pt的d带能级的改变(电子效应),有效促进了氢的吸脱附及抗CO中毒能力,展现出了更为优异的催化性能。另外在可见光下,由于Cu与Pt之间增强的电子转移速率(光电效应),从而进一步提升了光辅助产氢及甲醇催化氧化性能。

Abstract

ben lun wen li yong jing chong sheng chang fa 、hua xue hai yuan fa 、zhi huan fan ying fa deng ke kong ge cheng le yi ji lie ju you te shu xing mao de gui jin shu yi zhi jie gou 、gui jin shu /fei gui jin shu yi zhi jie gou ji gui jin shu ji ge jin jie gou 。you xiao li yong gui jin shu you yi de guang xue (biao mian deng li zi ti gong zhen )xing zhi he cui hua huo xing ,yi “guang dian xiao ying ”、“guang re xiao ying ”、“jie gou xiao ying ”wei zhu yao diao zhi shou duan ,da dao dui gui jin shu na mi fu ge cai liao cui hua ji gai xing de mu biao 。jiang zhi bei de cai liao ying yong yu guang fu zhu dian cui hua chan qing ji jia chun cui hua yang hua ,ji tong yan jiu le cui hua ji de xing cheng ji dian cui hua fan ying ji li 。ji ju ti yan jiu nei rong ru xia :1.gui jin shu yi zhi jie gou de zhi bei ji xing neng yan jiu (1)li yong hua xue hai yuan fa he jing chong sheng chang fa ,shi xian le ge xiang yi xing Pdna mi li zi zai Auna mi bang de duan bu bao fu ji wan quan bao fu (Pd-tipped,-covered Au NRs)gai xing ,tan jiu le yang pin de sheng chang ji li ,bing jiang ji ying yong yu ke jian -jin gong wai guang (vis-NIR)xia de dian cui hua fen jie shui chan qing 。ji zhong ,Pd-tipped Au NRszhan xian chu le you yi de cui hua huo xing ,ju you jiao di de qi shi guo dian shi (40 mV)he jiao da de jiao huan dian liu mi du (1.585 mA cm-2)。yi fang mian you yu Au NRsbiao mian you guang ji fa chan sheng de re dian zi zhuai yi ,zeng jia le gao huo xing Pdde dian zi mi du (guang dian xiao ying ),ling yi fang mian you yu Auxi shou jin gong wai guang chan sheng yi bu fen re liang ,zeng jia le cui hua ti ji de wen du (guang re xiao ying )。guang dian 、guang re xie tong zuo yong gong tong cu jin le dian cui hua xing neng de di sheng 。ci wai ,you yu dian zi chuan shu tong dao bei guo liang de Pdna mi li zi zu ai ,Pd-covered Au NRsde cui hua xing neng fan er xia jiang 。(2)ji yu shang yi bu fen gong zuo de yan jiu sai lu ,she ji ge cheng le ju yu dian ci chang xiao ying geng jiang de duo zhi zhuang Auna mi xing (Au NSs),yong Au NSszuo wei ji ti cai liao ,tong guo diao jie KIhe jin shu qian qu ti de yong liang ,cheng gong zhi bei le AgPtge jin shua ze xing sheng chang gai xing (jian duan bao fu 、zhi duan bao fu 、wan quan bao fu )de Au NSsyi zhi jie gou (AgPt-tipped,-edged,-covered Au NSs),bing ying yong yu vis-NIRguang fu zhu de dian cui hua chan qing ji jia chun cui hua yang hua xing neng yan jiu zhong 。ji zhong ,shuang gong neng AgPt-tipped Au NSsbiao xian chu zui wei xian zhe de guang zeng jiang chan qing xing neng he jia chun yang hua xing neng ,shi yan zheng ming cui hua xiao guo de zeng jiang zhu yao shi you yu guang ji fa dian zi -kong xue dui de you xiao zhuai yi (guang dian xiao ying )。ling wai ,Aude guang re zhuai huan xiao ying ,du te de jie gou xiao ying (xing mao 、zu fen 、dian zi jie gou )tong yang you zhu yu huo xing 、wen ding xing he nai COdu hua xing neng de di sheng 。shi yan jie guo biao ming chong fen li yong guang dian 、guang re 、jie gou de xie tong zuo yong ,ge li she ji shuang gong neng de Plasmonicji dian cui hua ji zai guang dian cui hua zhuai huan ling yu you zhao shi fen chong yao de yi yi he liang hao de ying yong qian jing 。2.gui jin shu /fei gui jin shu yi zhi jie gou de zhi bei ji xing neng yan jiu li yong Agde ju yu biao mian deng li zi ti gong zhen (LSPR)xing zhi ,ge cheng le Agxiu shi de MoS2/Cna mi yi zhi jie gou ,tan jiu le guang dian xiao ying he jie gou xiao ying zai gui jin shu /fei gui jin shu yi zhi jie gou zhong dui dian cui hua xing neng de ying xiang 。zhen dui MoS2zi shen dao dian xing jiao ruo ju ping mian nei huo xing wei dian jiao shao de que dian ,shou xian dui ji jin hang qian ji gai xing yan jiu ,zhi bei le Pcan za MoS2na mi pian xiu shi de Ncan za kong xin Cqiu fen ceng he ke jie gou (N-C@P-MoS2)ji nei bu sheng chang jie gou (N-C/P-MoS2(inside)),you hua de fu zai liang he can za liang shi yang pin zhan xian chu le you yi de dian cui hua chan qing huo xing he wen ding xing 。yuan yin zhi yi shi MoS2he Ccai liao de xie tong zuo yong ,yuan yin zhi er shi N、Pyuan zi can za suo dai lai de geng gao de dao dian xing he geng duo de mian nei huo xing wei dian 。yi shang de shi yan jie guo biao ming jie gou (xing mao ji zu fen )xiao ying he dian zi (huo xing wei dian ji dao dian xing )xiao ying de xie tong zuo yong hui da da zeng jiang cui hua xing neng 。jiang gai xing hou de he ke yi zhi jie gou yong hua xue hai yuan fa jin hang Agna mi li zi de xiu shi ,shi yan fa xian ,zai ke jian guang ji fa xia ,Agde LSPRxiao ying suo yin qi de dian zi zhuai yi hui shi yang pin de dian cui hua huo xing de dao jin yi bu zeng jiang 。3.gui jin shu ji ge jin jie gou de zhi bei ji xing neng yan jiu dui yu gui jin shu ji ge jin jie gou ,jin shu jian geng jiang lie de xiang hu zuo yong suo yin fa de ddai neng ji deng dian zi jie gou shang de gai bian ,geng you zhu yu cui hua fan ying de huo xing di sheng 。tong guo yi guo fa ge cheng le san yuan PtNiCuji er yuan PtCuge jin na mi li fang zi zu zhuang ti jie gou ,tan jiu le yang pin de sheng chang ji li bing jiang ji ying yong yu ke jian guang fu zhu de dian cui hua chan qing ji jia chun cui hua yang hua fan ying 。san yuan PtNiCuge jin you yu ji gui zheng de xing mao 、jiao duo de biao mian huo xing wei dian (jie gou xiao ying )、jin shu jian geng jiang lie de xiang hu zuo yong yin fa de Ptde ddai neng ji de gai bian (dian zi xiao ying ),you xiao cu jin le qing de xi tuo fu ji kang COzhong du neng li ,zhan xian chu le geng wei you yi de cui hua xing neng 。ling wai zai ke jian guang xia ,you yu Cuyu Ptzhi jian zeng jiang de dian zi zhuai yi su lv (guang dian xiao ying ),cong er jin yi bu di sheng le guang fu zhu chan qing ji jia chun cui hua yang hua xing neng 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自济南大学的隗艳,发表于刊物济南大学2019-10-31论文,是一篇关于贵金属论文,局域表面等离子体共振论文,复合材料论文,电催化产氢论文,甲醇催化氧化论文,济南大学2019-10-31论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自济南大学2019-10-31论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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