枝状贵金属微纳米材料的合成及其在电催化氧化甲醇和乙醇中的应用研究
贵金属微纳米材料具有有别于宏观材料性质的特性,并在催化、电子学、光学、传感器和纳米器件制造等领域具有广泛的应用.贵金属微纳米材料的物理化学性质与它们的尺寸、形貌和组成等密切相关,通过对这些参数进行调控,可实现对其物理化学性质的调控.枝状贵金属微纳米材料具有较大的表面积和较多的活性位点,己广泛应用于催化、光致发光和SERS等领域.直接醇类燃料电池作为一种清洁的能量转换装置已被广泛应用于便携式电子装置和电动机车等领域,使得人们对其的研究兴趣日益浓厚,因而合成具有高活性的电催化剂成为了现代材料化学研究的热点.
本论文中,我们首先回顾了纳米材料相关的性质、应用和合成方法,简要介绍了枝状贵金属微纳米材料的发展现状,然后介绍了我们在合成枝状贵金属微纳米材料方面的工作:合成了枝状Au纳米材料并将其应用于甲醇电催化氧化和SERS研究;合成了枝状Au/Pt双金属纳米材料并将其应用于乙醇电催化氧化;合成了枝状Au微米材料并将其应用于乙醇电催化氧化.研究的主要内容概括为以下几部分:
1.发展了一种室温条件下简单、快速合成单晶枝状Au纳米材料的方法.通过改变试剂浓度,不仅得到了枝状Au纳米材料,还得到了海胆状和花状Au纳米材料.电化学实验结果表明枝状Au纳米材料修饰电极对甲醇的氧化具有较高的电催化活性.SERS研究表明在三种结构中(海胆状、花状和枝状),枝状结构具有最高的SERS活性.
2.采用种子法合成了具有不同Au:Pt比例的枝状Au/Pt双金属纳米材料并研究了它们在碱性条件下对乙醇的电催化氧化.相对于多晶Pt电极、多晶Au电极和枝状Au纳米材料修饰电极,Au3Pt1(Au:Pt=3:1)纳米材料修饰电极对乙醇的氧化具有最高的电催化活性.
3.采用galvanic置换反应得到了枝状Au微米材料.通过改变HAuCl4溶液浓度,还制得了花状Au微米球.电化学实验结果表明枝状Au微米材料修饰电极对乙醇的氧化具有较高的电催化活性.
- 作者：
- 韩新义
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 分析化学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 由天艳
- 关键词：
- 枝状贵金属微纳米材料；电催化氧化；甲醇；乙醇；物理化学性质
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