钯基、锡基合金纳米材料的制备及其电化学性能研究

【摘要】纳米材料由于其不同于宏观材料的光、电、磁、力学、机械等性能在光、电、磁、催化、能量的存贮与转化等领域具有广泛的应用前景。近年来,纳米材料由于其优异的性质而受到广泛的研究和关注。钯基、锡基合金纳米材料作为纳米材料的一个分支其优异的电化学性能使它成为纳米材料领域中的研究热点。钯基、锡基合金纳米材料的成分、形貌和结构是影响它电化学性能的主要因素。通过研究它们的成分、形貌和结构对其电化学性能的影响,可以实现对钯基、锡基合金纳米材料电化学性能的改性。本论文按照以上思路,合成了具有优异电化学性能的钯基、锡基合金纳米材料,本文的主要创新结果如下：(1)采用湿化学法,利用Pd2+和Pt4+的共还原以及Pd与Pt4+之间的置换反应合成不同合金成分的凹立方体铂钯合金纳米晶。铂钯合金纳米晶的成分可以通过反应物中Na2PdCl4和H2PtC16之间的比例进行调控,凹立方体铂钯合金纳米晶外露的高指数晶面表面具有较多催化活性位点以及铂和钯两种金属间协同作用的存在可以有效改善铂钯合金纳米晶的甲醇氧化催化性能,其甲醇氧化催化反应的比活性、质量活性以及催化性能稳定性都高于商用Pt/C催化剂,其中合金成分为Pd4oPt6o铂钯合金纳米晶的比活性是Pt/C的4.6倍。(2)采用湿化学法,在一种修饰剂存在的情况下通过动力学控制合成不同合金成分的立方体、八面体铑钯合金纳米晶,通过调节反应物中Na2PdCl4和Na3RhCl6的摩尔比以及反应温度可以改变铑钯合金纳米晶的形貌以及合金成分。铑钯合金纳米晶中Rh元素的存在可以提高提高铑钯合金的氧气还原反应催化活性和稳定性,其中合金成分为Rh8Pd92的八面体铑钯合金纳米晶的催化性能最优,其质量活性和催化性能稳定性分别是Pt/C的2倍和2.5倍。(3)采用电化学沉积法制备铜／锡钴合金核壳结构纳米棒阵列,通过锡钴合金中非锂电活性组分钴的存在以及三维纳米结构中的空隙有效地缓解了锡在锂离子嵌入和脱出过程中体积膨胀,提高了其锂离子电池循环性能和倍率性能,80个循环后,它的充放电容量仍然保持在600mAh/g,当电流提高4C时,它的充放电容量仍然保持在450mAh/g,是初始阶段0.5C时充放电容量的70%。
【作者】占方伟；
【导师】张辉；杨德仁；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】铂钯合金；铑钯合金；锡钴合金；凹立方体；立方体；八面体；纳米棒阵列；甲醇氧化反应；氧气还原反应；锂离子电池；

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