低铂双金属纳米粒子的可控组装及其电催化特性研究

直接醇类燃料电池是重要的新型便携式移动电源，开发高效、稳定的低铂电催化剂是推进其商业化进程的关键因素。本申请拟以低铂双金属材料为研究对象，开展其"软模板"方法可控合成、组装及电催化机理研究，主要内容包括：1、 Co(Ni)x-Pt(Pd)1-x双金属微/纳米有序结构的"软模板"合成、组装及表面修饰；2、制备其核-壳结构双金属纳米晶及组装体；3、"软模板"微限域空间双金属纳米晶生长、组装动力学；4、多级组装及有机功能分子复合/修饰对其醇类电氧化协同效应机制研究。.本项目试图发展一种低铂催化剂温和条件下的制备方法。通过研究"软模板"对铂基双元金属纳米晶生长/组装的引导机制及复合双元金属协同的电催化增强机制，在功能分子修饰和多层次组装的基础上提高双金属粒子的催化活性和长期稳定性，达到减少贵金属用量和降低成本的目的。本项目结果对醇类燃料电池有潜在的应用价值，并对其电氧化机理研究有一定的理论意义。

铂族金属是直接醇类燃料电池、环境催化净化等领域重要的催化剂来源，进一步提高其催化活性、稳定性和利用效率一直是相关领域的重大科学问题和关键工程技术问题，通过两种或多种组分的协同效应或电子结构效应，开发高效、稳定的低铂电催化剂是推进其商业化进程的关键因素。.本申请以低铂双金属材料为研究对象，开展其绿色化学方法可控合成、组装及电催化机理研究，主要内容包括： .1、.在水溶液体系中，利用表面活性剂TBP和Pt/Ag的前驱物构成非均相体系，在水热条件下来制备双金属铂银纳米晶，研究了PtAg双金属纳米线的元素组成对其ORR催化性能产生重要的影响，PtAg双金属纳米线的元素组成对其催化性能产生重要的影响。去金属化的PtAg纳米线不仅具有更高的电导和比表面，在电子耦合作用的影响下，这些合金粒子对氧还原展现了良好的催化选择性。.2、.在DMSO、乙酸的混合溶剂中，通过DMSO和甲酸对Pd中心的选择配位，形成六棱微米棒，并经由煅烧分解有机组分的办法，获得了同形状金属钯骨架纳米多孔材料。这种新颖的配位—分解策略丰富了多孔材料的制备方法学，并有可能促进纳米材料光电功能和分子器件的发展。.3、.采用水溶液和油性活性剂TBP构筑动态界面合成了PtAu、PtCu、AuCu等纳米链，并利用这种双金属纳米催化剂良好的催化活性、选择性及其固有的集流特性，在该类电极中同时观测到了传统电极中金粒子固有吸附和导电能力而体现出的信号放大特性以及粒子合金化的表面界面效应。所设计的各类传感电极在电化学传感领域具有广阔的应用前景。.4、.在上述合成策略的指导下，室温条件下得到了PtNiCu纳米链产物，这种合金纳米链对析氢反应具有优异的催化特性，证明上述合成策略合成方式有望被推广制备其它不同形貌、组分的异种纳米结构催化剂。