形貌可控的钯纳米粒子的电化学制备及电催化性质
银纳米粒子的制备及其能测试新
银纳米粒子的制备及其能测试新毕业论文论文题目：银纳米粒子的制备及其性能测试目录一、前言 (1)1.1纳米粒子概述 (1)1.2 纳米粒子的应用 (1)1.3银纳米粒子概述 (2)1.4 银纳米粒子的制备方法 (3)1.5 研究现状 (3)1.6 研究内容 (4)二、实验部分 (5)2.1 实验药品 (5)2.2 实验仪器 (5)2.3 实验步骤 (6)2.3.1 银纳米粒子的制备 (6)2.3.2 银纳米粒子的表征 (6)2.3.3 银纳米粒子的电催化活性测试 (6)3.1 X射线衍射仪表征 (7)3.3 纳米激光粒度仪测试 (11)3.4 银纳米粒子的电催化活性测试结果 (12)四、实验结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)摘要：随着科学技术的进步，银纳米粒子的研究开发也是日新月里的发展起来了。
本文尝试了一种制备方法：用电化学还原法，以柠檬酸作为配位剂用电化学工作溶液制得银纳米粒子。
用扫描电镜观察所制得站在一定电流、时间内电解AgNO3的产品形貌状态，为松针状的晶体粒子，其粒径在50-100 nm之间，用X射线衍射仪分析了银纳米粒子的晶体结构及样品纯度，纳米粒度分布仪测试得出粒子的大小分布在125-199 nm范围内，并用制得的银纳米粒子修饰碳糊电极，测其C-V 曲线，对其电催化活性进行了初步探索。
关键词：银纳米粒子；电解；制备；表征Abstract: With the progress of science and technology, the research and development of silver nanoparticles also developed very quickly. This paper attempts a preparation method:electricity chemical reduction method, using citric acid as complexing agent chemical workstation in a certain current, time electrolytic AgNO3solution obtained dendritic silver ing scanning electron microscope observed the product appearance, and it shows pine needle shaped crystal particles, the particle diameter between 50-100 nm, by X ray diffraction analysis the silver nanoparticles on the crystal structure and purity of the samples, nanoparticle size distribution tester that particle size distribution in the range of 125-199nm, and the prepared silver nanoparticles modified carbon paste electrode, measured C-V curve, to conduct a preliminary study of the electrocatalytic activity.Key words: silver nanoparticles;Electrolysis; preparation; characterization一、前言1.1纳米粒子概述进入21世纪纳米技术飞速发展，已成为一门新兴产业。
不同形貌硫化镍纳米材料的可控合成及电化学性能研究
不同形貌硫化镍纳米材料的可控合成及电化学性能研究郎雷鸣【摘要】该文主要采用简单的溶剂热和水热法通过控制不同条件如硫源和表面活性剂合成了多种形貌的硫化镍纳米材料，在使用L-胱氨酸，硫代乙酰胺作为硫源以及PEG2000作为表面活性剂时，分别获得了规整的硫化镍实心球，海胆状硫化镍空心微球以及由纳米粒子组成的空心球，分别测定了三者的电化学性能，结果表明海胆状硫化镍空心微球的循环性能较好，循环30次以后放电容量保持在200mAhg^-1左右．%Nickel sulfide nanomaterials with different morphologies were synthesized by solvothermal and hydrothermal methods under different reaction conditions, such as different surfactants and sulfur sources. Regular NiS microspheres, urchin-like mierospheres and hollow spheres were obtained by using L-cystine and TAA as sulfur sources and PEG2000 as surfactant respectively. Electrochemical performance of the samples was analyzed as a cathode of lithium-ion batteries. The results indicated that the cyclic performance of urchin-like NiS hollow micro- spheres was better than that of NiS microspheres and hollow spheres. The discharge capacity of 200 mA h g- ^-1 still remained after 30 cycles.【期刊名称】《南京晓庄学院学报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】硫化镍;可控合成;电化学【作者】郎雷鸣【作者单位】南京晓庄学院生物化工与环境工程学院,江苏南京211171【正文语种】中文【中图分类】O6140 引言低维结构的纳米材料由于具有独特的物理、化学和光电性能一直以来就受到学者们的关注.随着纳米材料的快速发展，已经成功合成出不同形貌的低维结构的纳米材料［1-6］，这些材料在催化、药物传输、光学材料和电池材料等领域表现出极大的潜在应用价值［7-9］.不同形貌和结构的材料在性能方面有很大的差异，进而表现出不同的实际应用价值，为了合成性能更为优越的纳米材料，实现对形貌和结构的可控合成是材料合成的关键，因此，材料的不同形貌和结构对其性能的影响一直是科研工作者关注的焦点.在众多的材料中，金属硫化物由于具有特殊的光学、磁学以及催化性质而成为研究的热点.硫化镍除了具有在临界温度时，高温相NiS由顺磁性的导体转变为反铁磁性的半导体这种特殊的性质外，它还在太阳能电池、加氢脱硫催化反应，以及光电导材料和锂电池电极材料等方面都有着广泛的应用［10］，因而备受关注.目前，多种形貌的NiS纳米材料被相继合成出来，如纳米晶、纳米棒、三角状纳米棱柱、薄膜、空心球以及通过自组装方法获得的由纳米针或纳米片组成的三维花状或海胆状NiS微球［11-16］.但以L-胱氨酸为硫源合成很规整的硫化镍纳米材料还未见报导，此外，系统研究各种因素对硫化镍形貌的影响以及对不同形貌硫化镍纳米材料电化学性能的研究都较为少见.本文主要采用简单的溶剂热法以L-胱氨酸为硫源成功合成了形貌规整的NiS微球，并研究了不同硫源、表面活性剂以及配体对硫化镍形貌的影响，以形貌较好的海胆状NiS空心微球，NiS实心微球和由纳米粒子组成的空心球为电极材料，对其进行了锂离子充放电性能测试，海胆状NiS微球显示出了较好的充放电性能和循环性能.1 实验部分1.1 硫化镍纳米材料的制备准确称取氯化镍和硫源各2 mmol，在磁力搅拌下溶于20 ml乙二醇中，待固体全部溶解后，加入2.0 ml乙二胺，搅拌片刻后将澄清透明溶液转移到高压釜中，将高压釜放入烘箱190℃加热反应24小时得尺寸均一的硫化镍纳米材料.自然冷却到室温，取出反应釜，在1000转/分的转速下离心分离产品并用无水乙醇洗涤产品3—4次.真空干燥后备用.在相同的实验方法下使用不同硫源和表面活性剂合成不同形貌的硫化镍微纳米材料.1.2 锂离子电池电极材料的制备和电化学性能测试将活性物质按NiS∶碳黑∶聚四氟乙烯(PTFE)=8∶1∶1(质量比)的比例均匀混合后，涂在宽度为8mm的铜箔表面，在100℃下真空干燥至少8 h，即可得工作电极.采用金属锂作为对电极，1 mol·L-1 LiPF6的碳酸乙烯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶液(EC∶DMC∶DEC=1∶1∶1)作为电解液，在氩气保护的手套箱(Labconco glovebox)中进行电池组装，构筑锂离子电池进行充放电容量和循环性能测试.电化学性能测试时采用的是两电极体系，在充放电测试系统(Land CT2001)上进行充放电实验和循环性能测试，相应的充放电电流密度为0.2 mA/cm2，电势范围为3.0～0.1 V.图1 硫化镍微球的a-b)SEM图片，c)XRD和d)EDS谱图2 结果与讨论2.1 硫化镍微球SEM、XRD、EDS分析图1是以L-胱氨酸为硫源合成的NiS微球的扫描电镜图片、XRD以及EDS谱图，图1a是大面积的扫描电镜图，图中可以看到制备的NiS都为形貌规整的球形结构，大小均一，图1b是放大的SEM图片，可以清楚地看到NiS微球尺寸非常均一，平均直径为2—3 μm，从图中NiS微球某些破损处可以看到，所制备的产品有形成空心结构的趋势.物质的相结构通过XRD来进行表征.图1c是制备的硫化镍XRD 图，从图中可以看出所制备的产品为纯六方相(α)的 NiS，XRD 图谱中在2θ角为30.4°、34.7°、45.9°、53.7°处分别对应于α 相 NiS 的(100)、(101)、(102)、(110)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 75-0613)完全一致.图1d是NiS的EDS谱图，图中显示产物中只含有硫和镍两种元素，两个小的杂峰来源于基底的碳和氧，镍和硫的原子个数比接近于1∶1，与硫化镍化学式中元素个数比相吻合.2.2 不同硫源、表面活性剂对硫化镍形貌的影响为了比较不同硫源对硫化镍纳米材料形貌的影响，我们使用硫代乙酰胺、硫代氨基脲、硫脲、硫代硫酸钠以及硫化钠替代L-胱氨酸，当使用硫代乙酰胺为硫源时，合成的产品全为大小比较均一的由针状纳米棒组成的海胆状球形结构，图2是海胆状NiS微球的扫描电镜图片和XRD谱图，图2a是大面积的扫描电镜图，图中可以看到制备的NiS微球大小非常均一，图2b是放大的SEM照片，可以清楚地看到NiS微球表面是由针状纳米棒组装而成的海胆状结构，平均直径为6 μm左右，将单个微球进行放大，针状纳米棒和空心结构清晰可见，纳米棒的直径为40 nm左右(图2c).图2d是制备的硫化镍XRD图，从图中可以看出硫化镍产物中存在两种相结构，斜方六面体相(β)的NiS和六方相(α)NiS，前者的2θ 角为18.5°、30.4°、32.8°、35.8°、40.6°、48.9°分别对应(110)、(101)、(300)、(021)、(211)、(131)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 12-0041)相一致.后者的2θ角为30.4°、34.7°、45.9°、53.7°分别对应于α 相 NiS 的(100)、(101)、(102)、(110)特征晶面，与标准卡片(JCPDS 75-0613)完全一致.这与使用L-胱氨酸为硫源制备产品的XRD图有很大区别，说明硫源的不同对产品的相结构有很大的影响.图2 海胆状硫化镍空心球的a-c)SEM图片以及d)XRD谱图将硫源换为硫脲后，获得很多由较粗的纳米棒组成的花状结构(图3a)，但大小不一，有部分其他不规整的形貌出现.当使用硫代氨基脲后，得到的则是杂乱无章、大小不一的粒子以及少量由针状纳米棒组成的海胆状结构(图3b)，但都欠规整.使用硫代硫酸钠作为硫源时，得到的硫化镍则为长短不一、粗细不等的短棒(图3c)，短棒平均直径在3微米左右，而使用硫化钠合成的产品都为杂乱无章的粒子(图3d)，由此可见，硫源对硫化镍纳米材料的形貌有着极其重要影响.图3 使用不同硫源合成的NiS纳米材料的SEM图片:a)硫脲，b)硫代氨基脲，c)硫代硫酸钠，d)硫化钠表面活性剂在材料合成中常用来控制产品的形貌，不同表面活性剂的使用可以获得形貌相差很大的硫化镍产品，在使用L-胱氨酸作为硫源，水作为溶剂，用PVP和PEG2000作为表面活性剂时，得到了如图4两种形貌的硫化镍纳米材料，图4a是使用PVP作为表面活性剂合成产品的TEM图片，从图中可以看出制备的硫化镍为大小比较均一的球形粒子，平均尺寸在50 nm左右，而使用PEG2000合成的产品则为由许多小粒子组成的空心球结构(图4b)，空心球球壁很薄，直径为100 nm左右.通过以上实验说明在相同条件下，使用不同的表面活性剂会得到形貌截然不同的产品，因此可以通过控制表面活性剂的种类来控制产品的形貌.2.3 电化学性能测试锂离子电池是20世纪90年代出现的绿色高能环保电池，由于具有突出的优点而有着广泛的应用.目前，锂离子电池的电极材料也发展非常迅猛，有许多不同物质的或新的结构的电极材料被研制出来，但以金属硫化物为电极材料的研究并不多见，而NiS由于其具有较高的理论容量在锂离子电池中也有着潜在的应用价值.图4 a)NiS纳米粒子和b)NiS空心球的TEM图片因此，我们分别以海胆状硫化镍空心微球(图2)、纳米粒子组成的硫化镍空心球(图4b)和硫化镍微球(图1)为工作电极，金属Li作为对电极，构筑了Li离子电池，测试了三者的锂离子充放电性能.图5a为海胆状硫化镍空心微球的循环性能图，图中显示首次放电容量超过900 mA h g-1，高于文献所报道的NiS电极材料的理论放电容量［17］，但电池充放电容量衰减较快，循环四次以后容量衰减到350 mA h g-1左右，随着循环次数的增加逐渐趋于稳定，当循环到30次以后放电容量依然能保持在200 mA h g-1左右.而用硫化镍微球作为电极首次放电容量只有不到500 mA h g-1，循环30次以后稳定在150 mA h g-1左右(图5b)，低于海胆状硫化镍空心微球，但相对比较稳定，衰减率不高.虽然NiS空心球首次放电容量也达到800 mA h g-1左右，但电池容量衰减也较快，循环30次以后容量只有不到80 mA h g-1(图5c)，循环性能要明显差于前两者.性能出现以上差异主要是由于海胆状NiS空心微球具有空心的内腔和分级结构的壳，有较大的界面面积和方便的扩散通道，有利于电化学充放电过程的进行，因而循环性能较好，而NiS空心球球壁由许多小粒子组成，球壁较薄，结构比较疏松，循环过程中结构易遭破坏而导致充放电容量的显著衰减.NiS微球充放电容量不高主要是由于其实心结构阻碍了锂离子的嵌入与释放，但其结构相对比较稳定，所以放电容量衰减较慢.由此可见，材料的形貌对锂离子充放电性能有显著的影响，结构稳定、界面面积大的材料可获得更高的充放电容量和更好的循环性能.3 小结图5 a)海胆状NiS空心微球、b)NiS微球和c)NiS空心球的循环性能图(电流密度为0.2 mA/cm2，电势范围为3.0-0.1 V)本文主要通过简单的溶剂热法和水热法制备了多种形貌的硫化镍纳米材料，通过控制不同的硫源成功合成了海胆状空心微球、大小均一的实心微球以及纳米棒等形貌的硫化镍，使用不同的表面活性剂获得了球形粒子和空心球，实现了硫化镍纳米材料形貌的可控合成.分别对海胆状空心微球等三种形貌硫化镍进行了电化学性能测试，结果表明海胆状硫化镍空心微球首次放电容量和循环性能都要好于实心微球和由纳米粒子组成的空心球，循环30次以后放电容量保持在200 mAhg-1左右，显示了较好的循环性能，但放电容量相对还较低，如何通过改进实验条件获得形貌新颖，结构稳定，性能优越的纳米材料将是本课题进一步努力的方向.参考文献:【相关文献】［1］Zhu G，Xu Z.Controllable Growth of Semiconductor Heterostructures Mediated by Bifunctional Ag2S Nanocrystals as Catalyst or Source-Host［J］.J.Am.Chem.Soc.，2011，133(1):148.［2］Hu J，Bando Y，Zhan J，et al.Fabrication of Silica-Shielded Ga-ZnS Metal-Semiconductor Nanowire Heterojunctions［J］.Adv.Mater.，2005，17(16):1964.［3］Liu B，Zeng H C.Fabrication of ZnO“Dandelions”via a Modifi ed Kirkendall Process ［J］.J.Am.Chem.Soc.，2004，126(51):16744.［4］Zhou J，Ding Y，Deng S Z，et al.Three-Dimensional Tungsten Oxide Nanowire Networks［J］.Adv.Mater.，2005，17(17):2107.［5］Xu L，Ding Y-S，Chen C-H，et al.3D Flowerlike α-Nickel Hydroxide with Enhanced Electrochemical Activity Synthesized by Microwave-Assisted Hydrothermal Method ［J］.Chem.Mater.，2008，20(1):308.［6］Cheng Y，Wang Y S，Jia C，et al.J.Phys.Chem.B，MnS Hierarchical Hollow Spheres with Novel Shell Structure［J］.2006，110(48):24399.［7］Cao A M，Hu J S，Liang H P，et al.Self-Assembled VanadiumPentoxide(V2O5)Hollow Microspheres from Nanorods and Their Application in Lithium-Ion Batteries［J］.Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44(28):4391.［8］Hu J，Ren L，Guo Y，et al.Mass Production and High Photocatalytic Activity of ZnS Nanoporous Nanoparticles［J］.Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44(8):1269.［9］Lou X W，Deng D，Lee J Y，et al.Self-Supported Formation of NeedlelikeCo3O4Nanotubes and Their Application as Lithium-Ion Battery Electrodes［J］.Adv.Mater.，2008，20(2):258.［10］Wong E，Sheeleigh C W，Rananvare S B.Proceedings of the Sixth Annual Conference on Fossil Energy Materials［A］.Oak Ridge:Tennessee NETL Publications，1992.［11］Zhang B，Ye X，Dai W，Hou W，Xie Y.Biomolecule-Assisted Synthesis and Electrochemical Hydrogen Storage of Porous Spongelike Ni3S2Nanostructures Grown Directly on Nickel Foils［J］.Chem.Eur.J.2006，12(8)，2337.［12］Ghezelbash A，Sigman M B Jr，Korgel B A.Solventless Synthesis of Nickel Sulfide Nanorods and Triangular Nanoprisms［J］.Nano Lett.，2004，4(4):537.［13］Yu S H，Yoshimura M.Fabrication Powders of Thin Films of Various Nickel Sulfides by Soft Solution-Processing Routes［J］.Adv.Funct.Mater.，2002，12(4):277.［14］Zhang W Q，Xu L Q，Tang K B，et al.Solvothermal Synthesis of NiS 3D Nanostructures［J］.Eur.J.Inorg.Chem.，2005(4):653.［15］Xu F，Xie Y，Zhang X，et al.From polymer-metal complex framework to 3D architectures:growth，characterization and formation mechanism of micrometer-sized α-NiS［J］.New J.Chem.，2003，27(9):1331.［16］Wu Z，Pan C，Li T，Yang G，et al.Formation of Uniform Flowerlike Patterns of NiS by Macrocycle Polyamine Assisted Solution-Phase Route ［J］.Crystal Growth.Des.，2007，7(12):2454.［17］Han S C，Kim K W，Ahn H J，et al.Charge-discharge mechanism of mechanically alloyed NiS used as a cathode in rechargeable lithium batteries［J］.J.Alloys Compd.，2003，361(1-2):247.。
质子交换膜燃料电池催化剂的研究
质子交换膜燃料电池催化剂的研究一、综述质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种高效的能源转化设备，在便携式电子设备、电动车辆和固定式电站等领域有着广泛的应用前景。
其催化剂的性能是影响电池性能的关键因素之一，因此开发高效、稳定的催化剂对于提高PEMFC的性能至关重要。
质子交换膜燃料电池的催化剂主要分为阳极和阴极两种类型。
阳极催化剂主要负责氧化有机物质，将电子传递到外部电路；而阴极催化剂则负责回收质子，将电子传递到氧气。
市场上的PEMFC催化剂主要是铂基催化剂，但由于其价格昂贵和对硫等毒物的敏感性，限制了其在大规模应用中的推广。
为了提高催化剂的安全性和稳定性，研究者们从多方面进行了深入研究。
在催化剂载体方面，通过改变载体的物理性质，如孔径分布、比表面积等，可以有效地调节催化剂的电子结构和活性位点分布，从而提高催化剂的性能。
在催化剂的组成方面，除了进一步提高铂基金属纳米粒子的分散度和稳定性外，还可以通过引入其他金属元素或非金属元素来优化催化剂的组成，以达到提高催化活性和稳定性的目的。
新型催化材料的探索也是当前研究的热点之一。
一些非铂催化剂，如过渡金属硫族化物、氮化物等，因其具有与铂类似的催化活性和良好的储氧能力，引起了广泛的关注。
虽然这些新型催化材料的制备方法、催化机理和性能等方面还存在一定的问题，但随着研究的深入，有望成为新一代的PEMFC催化剂。
通过对质子交换膜燃料电池催化剂的综述，我们可以看到催化剂的性能直接影响到电池的性能和安全。
发展高效、稳定、安全的催化剂是PEMFC领域的重要研究方向。
随着新材料、新方法的不断涌现，我们有理由相信质子交换膜燃料电池的催化剂将会取得更大的突破，为推动能源转换和环境保护做出更大的贡献。
1.1 燃料电池简介当前，在众多研究和应用领域中，PEMFC主要被应用于交通运输工具（如汽车、公共汽车和卡车等）以及便携式电源（如笔记本电脑、手机和摄像机等产品）。
PEMFC的核心组件包括阳极、阴极和质子交换膜。
电催化sabatier原理调控吸附
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《水凝胶限域热解构筑钼基纳米材料及其电催化性能》范文
《水凝胶限域热解构筑钼基纳米材料及其电催化性能》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，钼基纳米材料因其独特的物理化学性质在众多领域展现出了广泛应用前景。
尤其在电催化领域，其高性能、低成本和稳定性成为了科研的热点。
而如何制备高比表面积、良好分散性的钼基纳米材料成为了研究的关键。
本文将探讨一种新的制备方法——水凝胶限域热解法，以及其在构筑钼基纳米材料及其电催化性能方面的应用。
二、水凝胶限域热解法的原理及特点水凝胶限域热解法是一种新型的纳米材料制备方法。
其原理是利用水凝胶的三维网络结构，将前驱体材料限域在其中，通过热解过程制备出纳米材料。
这种方法具有以下优点：1. 制备过程简单，易于操作；2. 可以通过调整水凝胶的组成和结构，实现对纳米材料的形貌和尺寸的控制；3. 限域环境可以有效防止纳米材料的团聚，提高其分散性；4. 热解过程可以在较低的温度下进行，有利于保持纳米材料的结构和性能。
三、钼基纳米材料的制备及表征1. 材料制备本实验采用水凝胶限域热解法，以钼盐为前驱体，通过与含有特定官能团的水凝胶复合，形成复合水凝胶。
然后，在一定的温度下进行热解，得到钼基纳米材料。
2. 材料表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的钼基纳米材料进行表征。
结果表明，该方法可以成功制备出具有高比表面积、良好分散性的钼基纳米材料。
四、电催化性能研究1. 电极制备将制备的钼基纳米材料与导电剂、粘结剂混合，涂布在电极上，制备成工作电极。
2. 电催化性能测试在三电极体系中，对工作电极进行电化学性能测试，包括循环伏安法（CV）、线性扫描伏安法（LSV）等。
结果表明，该钼基纳米材料在电催化领域表现出优异的性能，具有较高的电催化活性、稳定性和耐久性。
五、结论本文采用水凝胶限域热解法成功制备了钼基纳米材料，并对其电催化性能进行了研究。
实验结果表明，该方法具有制备过程简单、形貌和尺寸可控、分散性好等优点。
PPT图解杨培东Chem. Rev. 纳米颗粒催化剂的表面与界面控制
结构，初始Ni含量损失较大(图k)。
2. 氧还原反应ORR
2.4 Pt基纳米催化剂
2.4.3 开放式结构
➢ 介孔结构 ➢ 纳米笼 ➢ 纳米框架
3. 电催化CO2还原
3.1 基本理论
电催化二氧化碳还原可以产生一系列的产物，从 简单的产物如一氧化碳或甲酸盐到更复杂的分子 如正丙醇。到目前为止，已经确定了16种以上的 产品，可以根据它们的碳原子数或产生它们所需 的电子传递数来分类。
Li等人用ZnO-ZrO2纳米颗粒和Zn改性的SAPO-34 沸石制备了ZnZrO/SAPO串联催化剂，该催化剂 对C2-C4烯烃的选择性高达80% - 90%。ZnO-ZrO2 纳米颗粒通过CO2加氢生成甲醇，而SAPO可催化 甲醇生成烯烃。其优异的选择性归功于两个反应 的协同耦合。
4. 用于串联催化的纳米材料
根据串联催化机制，Au/Cu较纯Au或Cu 更 倾 向 于 在 低 过 电 位 下 生 产 C2+ 醇 。 此 时，金纳米粒子将CO2还原成CO，而后 在Cu表面进行选择性的C-C耦合，生成 C2+醇。
• 因此，所考虑的催化剂结构因素可能因所需产 品的不同而不同。
3.2 CO2RR催化剂
3.2.4 铜基纳米材料
3. 电催化CO2还原
3.3 其他催化剂
3. 电催化CO2还原
3.4 多金属催化剂
4. 用于串联催化的纳米材料催化界面所发生的催化顺序反应。 • 串联催化、序贯反应耦合，通过一个单一的纳米催化剂催化与多个相邻活跃的位点，它
第二种路线是将CO2加氢制甲醇和随后的甲醇制烃过程。包括甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)和甲醇制 汽油(MTG)过程)，可在酸性体系下进行组合。
离子液体在纳米材料制备中的应用
离子液体在纳米材料制备中的应用应化0904 叶亚庆090105104内容提要：室温离子液体的物理和化学性质相对稳定，具有结构可调的特性。
作为一种新功能材料广泛用于纳米材料的制备领城。
本文就近几年国内外相关研究进展，对室温离子液体在无机纳米材料制备中的应用进行综述。
关键词：室温离子液体、无机材料、纳米材料一、引言随着人们环境保护意识的不断提高，从上世纪90年代起，绿色化学日益成为化学科学发展的前沿分支，它要求从根本上消除化学化工过程对环境的污染。
其中，室温离子液体（room temperature ionic liquids, RTILs）作为一种新兴绿色溶剂，在化学和工业等许多领域受到了广泛关注。
室温离子液体，是指室温或接近室温时呈液态的离子化合物，一般由体积相对较大的有机阳离子（如烷基咪唑盐、烷基吡啶盐、烷基季铵盐、烷基季盐、杂环芳香化合物及天然产物的衍生物等）和相对较小的无机或有机阴离子( 如[ PF6 ]-、[BF4 ]- 、[SbF6 ]- 、NO3- 、[AlCl4 ] -、[CF3SO3 ]- 、[CH3CO2 ]-、[CF3CO2]- 等)构成。
它的熔点很低, 可以到-96℃：具有很宽的液态温度范围，甚至超过400℃仍然保持液态。
其蒸气压几乎可以忽略，不挥发，污染少，对环境友好，回收方便，在替代传统的有机溶剂方面潜力巨大。
它的电化学窗口宽(>5V)，导电性、导热性和热力学稳定性好，并且具有高的热容和热能储存密度。
其酸度、极性及双亲性可控，能与不同的化合物混溶。
这些独特的物理化学性质及功能使RTILs 成为一类备受关注的新型介质和材料。
早在1914年，Sudgen等就报道了有机盐硝酸乙基铵(EAN)在室温下为液态。
1948年，乙基吡啶溴化物-三氯化铝(C-PyBr2-AlCl3 ) 标志着AlCl3型离子液体的诞生。
1982年，随着1-乙基-3-甲基咪唑氯化物-三氯化铝([Emim]Cl-AlCl3 )的发现，对RTILs的研究逐渐增多起来,包括电化学、催化、有机合成和化学分离萃取等。
CdS、CdSe纳米晶的制备及其性质研究
日 期：丝盟幺孕
第一章 绪 论 纳米微粒是指颗粒尺度为纳米级的超细微粒，它的尺度一般在 １ｎｍ～１００ｒｉｍ之间，是介于原子、分子和固体体相之间的一种物质状 态。由于纳米微粒的表面积大，且处于粒子表界面上的原子比例甚高 （一般可达到总原子数的一般左右），这就使它具有不寻常的表面效 应、界面效应和量子效应等，因而具有传统固体不具备的许多奇异的 物理和化学性质。可以广泛应用于制备发光二极管‘１，∞、非线性光材 料‘孙、传感材料‘们、太阳能电池‘扪、光催化剂‘６，ｎ、生物医学材料‘８，９’等。 纳米材料科学是－－ｆ－ｊ多学科交叉性强的科学，它几乎涉及物理学、化 学、材料学等学科的全部领域。由于其潜在的应用背景，使人们确信 纳米材料科学必将给二十一世纪的科学研究带来新的机遇和挑战。 近几十年来，在半导体材料科学中，人们对于纳米半导体材料的 研究给予了极大的重视００－２０’这主要是因为同传统的体相半导体材料 比较起来，纳米半导体材料具有某些特殊的性质。 １．１量子点的基本特性 当无机半导体微粒的尺寸降低到其相应的体材料的激子波尔直 径时，半导体微粒的电子能级由准连续能级转变为具有分子特性的离 散能级，同时导致禁带宽度增］ｊｎ（２心４１。这一基本物理性质的改变不仅 使半导体的光电性质产生了巨大的变化，同时也产生了体相材料所不 具备的奇特的物理现象。 （１）量子尺寸效应 当微粒尺寸下降到某一值时，由于电子的运 动在三维方向上同时受到限制，导致了电子态密度的改变，并且使电
ＤＴＧ—ＤＴＡ，ＸＰＳ，ＴＥＭ，ＵＶ－ｖｉｓ ａｎｄ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣｄＳ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｈ
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Ｐ 作 为一 种重 要 的铂 系金 属材料 ， 许 多重要 化学 反应 的催化剂 ．如用 于石 油裂 解 、 机 化合 物 ｄ 是 有
的加氢与脱氢 、 汽车尾气的净化及燃料电池等领域之中． Ｐ 制备成纳米粒子可 以极大地提高 Ｐ 将 ｄ ｄ的
基金项 目： 国家 自 然科学基金 （ 准号： ０ ７ ００ ２ ７３ ０ ） 高等学校博士学科点 基金（ 导类） 批准号 ： ０ ０ １２ １ ０ ） 批 ２ ９ ３２ ， ０７ ０ ７ 、 博 （ ２ １１０ １０ ２ 和 ０
新世 纪优秀人才支持计划（ 批准号 ：Ｎ Ｅ －８０ ３ ） Ｃ Ｔ －０ ４ 资助． ０ 联系人简介 ：刁 鹏 ， ，教授 ，博士生导师 ， 男 主要从事电化学 和纳米材料制备及性质方 面的研究，Ｅ ｍａ ： ｄａ＠ｂａ．ｄ ．ｎ － ｉ ｐｉ ｌ ｏ ｕ ａｅｕ ｃ
晏 晓 晖 ，刁 鹏 ， 项 民
（ 京航 空航 天大学材料科学与工程学 院，空天材料与服役教育部重点实验室 ， 北 北京 １０ ９ ） ０ １ １
摘要
以 Ｎ Ｐ Ｃ 为前 驱体 ，以柠檬酸钠为包裹剂 ， ａｄ １ 通过两步恒电势法在氧化铟锡（Ｔ 导 电玻璃基底上沉 ＩＯ）
积得到不 同形貌的钯纳米粒子（ ｄ Ｐ ） Ｐ Ｎ ｓ ．通过调节晶种沉积电势和粒子生长 电势 、 柠檬酸根和溴离子 的浓 度
及反应温度等 因素 ， 以控制 Ｐ Ｎ ｓ 可 ｄ Ｐ 的形貌 、尺寸及 在 ＩＯ基底上 的生长密度 ； Ｔ 制备 出了钯纳米锥阵列及球 形、 花状 和多面体形 的 Ｐ Ｎ ｓ ｄ Ｐ．研究结果表 明，钯纳米锥阵列与其它形状 的 Ｐ Ｎ ｓ 比，在单位面积 ＩＯ基 ｄＰ 相 Ｔ
底上具有更大 的表面积 ， 现出对 甲醇更强 的电化学氧化能力． 表 关键 词 钯纳米粒子 ；电化学沉 积 ； 氧化铟锡导 电玻璃 ；甲醇 ；电催化
Ｐｄ ＮＰｓ ～ ［。
．
近年来 ， 碱性 直接 甲醇燃 料 电池 （ Ｄ Ｃ 因其金属 阳极 不易 中毒 、 Ａ ＭＦ ） 阴极 氧还原 反应 过 电势 低等优 点而 得到 越来越 多 的关注 船 ．目前 ， Ｊ 甲醇 电化学 氧化 主要 以 Ｐ 或 Ｐ 基合金 作 为催 化剂 ［ｊ Ｐ 的 ｔ ｔ ２ ．但 ｔ ８ 高成本 及 其在碱 性环 境下 对醇类 的低催 化 活性 已成为 Ｐ 在 Ａ ＭＦ ｔ Ｄ Ｃ中应用 的重 大 阻碍 ．而 ＰＮ ｓ 碱 ｄＰ在 性环 境表 现 出了对小 分子 醇 的高催 化 活性 ，且 Ｐ 本 比 Ｐ 低 ， 使 Ｐ Ｎ ｓ 为 Ａ ＭＦ ｄ成 ｔ 这 ｄＰ成 Ｄ Ｃ的重要 阳极
１ ２ Ｐ ＮＰ ． ｄ ｓ的制备
Ｖ０ ． １３２
２１ ０ １年 １ 月 １
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ Ｓ ＮＥ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴＥＳ ＩＩ
Ｎｏ １ ．１
２ ５ ～２ ５ ６０ ６６
形 貌可 控 的钯 纳米 粒 子 的 电化 学 制备 及 电催化 性 质
的是 ， 醇体 系还原 法 中 ，多元醇 或一元 醇既 作为溶 剂 又作 为 还原 剂 ；而水 溶液 还 原法 中可 以选 择不 在
同的还原 剂，如柠 檬酸钠 、 抗坏血酸 和硼氢 化纳等．目前均相合成法 已成功地制备 出多种形貌 的
Ｐ ｄＮＰｓ ．
纳米粒子的许多应用需要将其附着在固体表面 ， 而均相合成法得到的纳米粒子必须通过滴涂或化 学组装才能分散在 固体基底上¨ 一 ．电化学法可在导体材料 表面制备纳米粒子．电化学法通过调节 引 反应 电势能方便地控制还原速率 ， 不需加人多余的还原剂， 近来 常被用于纳米粒子和基底之间有 良好 电接触的体系， 如电化学传感器 、 燃料电池电极等．目前 ， 通过 电化学法能够在电极表面制备形貌可 控 的 Ｐ 纳米粒子¨ 和 Ａ 纳米粒子¨１Ｊ 用 电化学沉积法已经制备 出球形、 ｔ ｕ ８ ， 片状和多面体等形状的
材料 ， 因此近年来人们已开展关于碱性环境下小分子醇在 Ｐ Ｎ ｓ ｄ Ｐ 上的电催化氧化研究 ． 本文采用电化学方法在 ＩＯ电极表面制备出多种形貌的 Ｐ Ｎ ｓ 并研究 了不同形貌粒子的电催化 Ｔ ｄ Ｐ， 活性 ， 发现单位 ＩＯ面积上 Ｐ 纳米锥阵列表现出较高的催化活性． Ｔ ｄ
收 稿 日期 ： ０ ０１－９ ２ １ —１ ． ２
催化 活性 ，这是 因为纳 米材料 具有 极大 的比表 面 积 ，可 以大 大降低 Ｐ ｄ的用量 ， 外还 能够通 过纳 米粒 此
子 的形貌控制使高活性晶面暴露在外 ， 进一步提高其催化活性．因此 ， ｄ Ｐ 的尺寸 、 ＰＮ ｓ 形貌可控制备一 直是 Ｐ 催化剂研究领域的热点 １ ．ＰＮ ｓ ｄ １ ｄ Ｐ 的形貌及尺寸可控制备主要是均相合成法 ， ］ 如醇体系还 原法 和水溶液还原法 等． 这些方法均以 Ｐ ｄ的 ＋ ２价或 ＋ ４价化合物为前驱体 ， 以聚乙烯吡咯 烷酮 、 十六烷基 四甲基溴化胺 、 烷基磺酸根和柠檬酸根等为软模板 ， 通过还原反应制备 Ｐ Ｎ ｓ 所不同 ｄ Ｐ．
晏晓晖等 ：形貌 可控 的钯 纳米粒子的电化学制备及 电催化 性质
１ 实 验 部 分
１ １ 试 ． 剂
所用 化学 试剂 均 为 分 析 纯 ，Ｎ ｄ １ ３ 和 Ｎ Ｂ 购 于 Ａｆ Ａ ｓｒ 司．ＣＨ Ｎ ・ Ｈ Ｏ， ａＰ Ｃ４・ Ｈ Ｏ ａｒ ｌ ａａ 公 ａ ａＯ ２ Ｈ １ Ｃ Ｈ和 Ｋ Ｈ购 于北 京化 学试 剂有 限公 司．所有 溶液 均用 二次 蒸馏 水 配 制．ＩＯ导 电玻璃 购 自 Ｃ， ＨＯ Ｏ Ｔ 南 玻公 司 ，电阻为 １ 口． ０