摘要: 在现代社会的快速发展中,化石燃料被大量使用,一方面由于其储量有限且不可再生引发日益严重的能源危机,另一方面由于在其使用过程中会释放许多有害物质,从而对环境造成了严重污染。因此,寻找高效、绿色和可持续的能源具有非常重要的意义。目前,许多分... 展开 在现代社会的快速发展中,化石燃料被大量使用,一方面由于其储量有限且不可再生引发日益严重的能源危机,另一方面由于在其使用过程中会释放许多有害物质,从而对环境造成了严重污染。因此,寻找高效、绿色和可持续的能源具有非常重要的意义。目前,许多分子转化反应因能产生一些有价值的产品、输出较高的能量且过程绿色环保而逐渐成为研究的热点,比如燃料电池反应中的醇氧化反应和氧还原反应、水分解反应中的析氢反应和析氧反应以及氢氧直接合成双氧水反应等。在这些反应中,铂基(Pt)贵金属纳米材料有着良好催化活性,但价格高、稳定性差、易失活等缺点,严重限制了其发展。由于钯(Pd)与Pt电子结构相似,且具有类Pt的催化活性,Pd基纳米材料逐渐成为研究热点,被认为是可用于这些分子转化反应有前景的催化剂。同时,作为催化分子转化反应发生的重要场所,大量研究表明催化剂的表界面起着至关重要的作用。因此,对Pd基贵金属纳米催化剂表界面的合理调控,包括催化剂的组分、形貌、结构和缺陷等等,是一种有效提高其催化性能的策略。 本论文中,主要介绍了Pd基纳米材料的合成并对其进行了详细表征,探讨了这些Pd基材料在分子转化反应中的催化性能,包括自旋浓度不同的PdFePt纳米网催化醇氧化反应、构建Pd/CoN界面并对CoN在Pd表面的覆盖程度进行调控的PdCoN纳米颗粒催化电解水产氢反应、引入不同金属的PdM(M=Fe、Co、Mo、In等)纳米颗粒用于直接合成双氧水反应。主要内容概括如下: 第一章:简要概述了醇氧化反应、析氢反应以及直接合成双氧水反应的反应机理和性能评价指标,介绍了目前用于催化剂表界面调控的一些策略,同时阐明本文的选题依据和研究内容。 第二章:利用一种简单的溶液合成方法制备了具有二维网状纳米结构的PdFePt合金,并研究了其在醇氧化反应中的催化性能。通过调控Fe的含量有效地控制了PdFePt纳米网催化剂的自旋浓度,从而调节了OHads;在催化剂上的吸附情况。催化剂对OHads的强吸附作用使得Pt表面吸附的COads。更容易被氧化成CO2,并使得Pt位点得到释放。这不但提高了催化剂的催化性能,还有效避免了催化剂的毒化进而增强了催化剂的稳定性。 笫三章:在氨气(NH3)氛I搁中对合成的PdCo纳米颗粒进行高温煅烧处理,制备了具有Pd/CoN界丽的PdCoN纳米颗粒,并研究了其在电解水产氢反应中的催化性能。结果农明Pd/CoN界面的构建是提高催化性能的关键。 第四章:使用一种普适性的湿化学方法合成出了尺寸仅几个纳米且组分不同的PdM(M=Fe、Co、Mo、In等)纳米颗粒,并研究了其在直接合成双氧水中的催化性能。研究表明,第二种金属的引入对Pd的电子结构产生了影响,从而提高了催化剂的催化活性及双氧水的选择性。 收起