Pd基无机材料催化剂制备及光电性能的研究
直接乙醇燃料电池(DEFC)是非常有应用前景的一类燃料电池，目前应用在移动电子设备、电动汽车以及发电站等领域。但是直接乙醇燃料电池的阳极催化剂价格昂贵和反应活性低的缺点，限制其在现实中工业化大量生产。寻找直接乙醇燃料电池阳极催化剂的新材料和探索新型的制备方法成为人们关注的重点。太阳能是一种具有巨大储存能量的可再生清洁环保能源，在新能源的领域的应用具有很大潜力。本文主要研究直接乙醇燃料电池的阳极催化剂材料，通过光还原的方法制备Pd基催化剂，以改性碳纳米管做载体使用NaBH4为还原剂制备催化剂。最后探讨了Ag3PO4基光催化材料对罗丹明B的降解能力。具体研究工作如下: 1.以PdCl2、SnCl2·2H2O、Ni(NO3)2溶液为前驱体溶液，商业碳为载体，采用光还原法分别制备Pd/C、PdSn/C与PdNi/C催化剂样品。与化学反应制备法相比，光还原法获得Pd/C催化剂光照3h时氧化峰电流密度可达3693.9mA/mg。Pd/C催化剂的颗粒尺寸范围在0.5至3nm间，平均粒径大小约为1.6nm。PdNi/C催化剂光照2h，Pd、Ni原子比为4∶3，pH=3的条件下，氧化峰电流密度最高达到7021.4mA/mg。PdNi催化剂在碳载体上均匀分散，平均粒径达1.2nm。 2.通过水热法获得碳纳米管表面负载双金属有机框架(Zn、Sn)复合材料载体，通过研究Zn和Sn的原子比(Zn∶Sn=3∶1、3∶2、3∶3、2∶3和1∶3)对电化学性能影响，实验结果表明:当载体中Zn与Sn的原子比为2∶3时，所制备的催化剂的电化学活性比表面积为57.9cm2/mg。利用硼氢化钠还原制备金属Pd(20wt％)的催化剂负载在其表面上，乙醇燃料氧化电流密度为3597.2(mA/mg)。 3.通过原位共沉淀法制备磷酸银基复合光催化剂(Ag2S/Ag3PO4、Bi2S3/Ag3PO4、g-C3N4/Ag3PO4、MOF-5/Ag3PO4)，其中MOF-5/Ag3PO4异质结催化剂在光照射下对RhB染料降解性能显著提高，其降解效率达到98.5％，是纯Ag3PO4的4.3倍。主要原因是有机配体MOF-5具有特定的共轭结构，加速光生电子空穴对在异质结结构的分离效率。此外，ESR实验和自由基捕获实验表明，·O2-自由基和光生h+在光降解RhB过程中起着决定性的作用，·OH自由基对它几乎没有影响。
直接乙醇燃料电池;钯基催化剂;碳纳米管;磷酸银;制备工艺;光电性能
北京化工大学
硕士
材料工程
李友芬;杨新法
2020
中文
TQ426.6
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）