氰胶还原法制备贵金属纳米结构及其电催化性能研究

氰胶还原法是选择合适的还原剂还原氰胶前驱体,制备金属纳米材料的方法。氰胶前驱体独特的三维网状结构可以充当自模板,结合前驱体金属离子不同的电极电势以及氰胶的双金属特性,通过选择合适的还原剂和还原条件能够可控合成具有特殊形貌的一元、二元、三元金属纳米结构。本文使用贵金属氰胶作为前驱体,控制反应条件,制备得到超薄Rh纳米片聚集体(Rh NNs)、氰根功能化的空心PtNi合金纳米球(PtNi@CN ANNSs)和三维网状结构的三金属PtRhNi合金纳米聚集体(PtRhNi-ANAs),并分别研究了它们对氮气电化学还原、氧气电化学还原和乙醇电化学氧化的电催化性能。主要研究内容如下:1.超薄Rh纳米片聚集体(RhNNs)制备及氮气电化学还原性能研究。以甲醛为还原剂,RhCl3/K3Co(CN)6氰胶为前驱体,液相还原制备得到高度分散Rh NNs。由于Rh基材料催化氮气还原具有高的本征活性以及Rh NNs独特的片状结构、大的比表面积、丰富的低配位原子,RhNNs对氮气电化学还原显示优异电催化活性和稳定性。2.氰根功能化的空心PtNi合金纳米球(PtNi@CN ANNSs)制备及氧气电化学还原性能研究。以NaBH4作还原剂,K2PtCl4/WK2Ni(CN)4氰胶纳米颗粒为前驱体,液相还原制备得到PtNi@CN ANNSs。由于空心结构、合金属性以及氰根功能化PtNi@CN ANNSs对氧还原显示非常优异的电催学活性、稳定性和优越的耐醇性,使它在直接醇类燃料电池中具有一定应用前景。3.三维网状结构的PtRhNi合金纳米聚集体(PtRhNi-ANAs)制备及乙醇电化学氧化性能研究。以NaBH4为还原剂,RhCl3/K2PtCl4/K2Ni(CN)4混合氰胶为前驱体,液相还原制备得到Pt/Rh比例可控的具有高合金化程度的三维网状PtRhNi-ANAs 催化剂。电化学测量显示 PtRhNi-ANAs 对乙醇氧化反应的电催化性能与其化学组成相关。在碱性条件下,相比于商业化Pt黑电催化剂,最优比例的Pt3Rh1Ni2-ANAs对乙醇氧化显示出明显增强的电催化活性和稳定性。