钯基金属纳米粒子的合成、表征及其电催化氧化甲酸及甲醇性能研究

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1、分类号：ＴＱ１５２学校代码：１０６９７密级：２０１５３１５６７公开学号：ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｆｉ烫士专业字位论文ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒ钯基金属纳米粒子的合成、表征及其电催化氧化曱酸及曱醇性能研究学科名称：化学工程专业学位类别：工程颂士作者：苗康华指导老师：ｆ而红旭研咒贝西北大学学位评定委员会二〇一八年Synthesisandcharact

2、erizationofpalladium-basednanoparticlesandcatalyticperformancetowardselectrooxidationofformicacidandmethanolAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinChemicalEngineeringByKanghuaMiaoSupervisor:Jie

3、HuangProfessorGaoHongxuResearcherJune2018摘要摘要金属纳米粒子的性质严重依赖于其表面功能化及合金化，本文以钯金属纳米粒子为主要研究对象，一方面以1-十二炔、1-乙基炔芘等有机小分子修饰钯(Pd)纳米粒子表面，研究有机小分子与钯纳米粒子界面成键方式及界面电荷离域现象；另一方面，与钌原子形成原子尺度固溶体，制备“钯-钌”合金纳米粒子，详细研究了其组成和尺寸对电催化氧化甲酸及甲醇活性的影响，具体内容如下：(1)在1,2丙二醇及甲苯的混合溶液体系中，以醋酸钯为钯前

4、驱体，1,2丙二醇为溶剂及还原剂，有机配体小分子(1-十二炔等)提前加入溶液中，加热溶液到60度，通过一步反应合成有机小分子修饰的钯纳米粒子。通过红外光谱，紫外-可见光谱及荧光光谱等技术，研究了小分子修饰的钯纳米粒子的光化学性质，发现末端炔(C≡C–H)在钯纳米粒子表面形成了新的化学键(Pd=C=CH–R)，并通过该共轭化学键，在界面处发生大范围电荷离域，使得钯纳米粒子获得了有别于有机配体分子的光学性质。(2)以氯钯酸钠和三氯化钌为钯及钌的前驱体，三乙二醇为溶剂及还原剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)

5、为保护剂，将溶液加热到200度，通过一步反应合成了钯钌合金纳米粒子。通过XRD、XPS、HRTEM及Pd、Ru元素分布扫描等测试方法，发现PdRu合金纳米粒子在原子尺度形成了固溶体。通过改变钯和钌前驱体原子比以及前驱体与保护剂的摩尔比，制备了具有不同组分以及组分相同但是尺寸不同的钯钌合金纳米粒子，并研究了PdRu合金纳米粒子在电催化氧化甲酸及甲醇的活性，发现其电催化活性显著优于商业钯碳，同时研究了其催化活性对纳米粒子组成及尺寸大小的依赖关系。关键词：钯纳米粒子，电荷离域，燃料电池，固溶体，电催化

6、IAbstractAbstractInthispaper,wefunctionalizedpalladiumnanoparticleswithsmallorganicmolecule,suchas1-dodecyneand1-ethynylpyrene,etc.andthePd-organicinterfacialbondingandthechargedelocalizationthroughsuchconjugatedinterfacialbondswerestudiedindetails.F

7、urthermore,thePdRualloynanoparticlesofsolidsolutioninatomicscalewereprepared,characterizedandusedasanodiccatalystforformicacidandmethanoloxidation.ThecompositionandsizeeffectofPdRualloynanomaterialsoncatalyticperformancehavebeenexaminedindetails.(1)T

8、opreparedthesmallorganicmoleculemodifiedpalladiumnanoparticles,palladiumacetatewasusedastheprecursor,1,2-propanediolassolventandreducingagent,tolueneasasecondsolventandsmallorganicmoleculesservedasthecappingligandinthereactionsystem.Thesmallorganicmo