Pd纳米催化剂的电化学制备与性能
pd_tio2_电催化析氧_理论说明
pd tio2 电催化析氧理论说明1. 引言1.1 概述PD-TiO2电催化析氧是一种利用PD-TiO2纳米材料作为催化剂，在电势驱动下将水中的氧气分解出来的过程。
该技术具有广泛的应用前景，可以应用于环境治理、能源转换和电化学传感等领域。
1.2 文章结构本文将从引言、PD-TiO2电催化析氧理论说明、实验方法和结果分析、理论推导和模型建立以及结论与展望五个方面进行讨论。
首先，通过概述介绍了PD-TiO2电催化析氧的基本原理和影响因素。
然后，详细描述了实验方法和结果分析部分，并对结果进行讨论和解释。
接下来，通过推导动力学模型，建立了PD-TiO2电催化析氧的数学模型，并对模型参数进行优化验证。
最后，总结了研究的主要结论，并展望了未来研究的方向。
1.3 目的本文旨在探讨PD-TiO2电催化析氧技术的基本原理，分析其影响因素，并评估其应用前景。
同时还将介绍实验方法和结果分析，以及理论推导和模型建立的过程，为该领域的研究提供理论依据。
最后，通过总结研究结论和展望未来研究方向，进一步推动PD-TiO2电催化析氧技术的发展和应用。
2. PD-TiO2电催化析氧理论说明2.1 PD-TiO2电催化析氧的基本原理PD-TiO2是一种由钯（Palladium）和二氧化钛（Titanium Dioxide）组成的复合材料，具有优异的电催化析氧性能。
PD-TiO2电极在水溶液中通以外加电压时，可发生水的电解，将水分子分解成氢气和氧气。
该过程主要依赖于PD-TiO2表面上的活性位点与溶液中的水分子之间的作用。
在PD-TiO2表面，钯起到了催化剂的作用，可以吸附溶液中的水分子并释放出来。
而二氧化钛则提供了稳定的导电支撑框架，并增大了表面积，有利于活性位点与水分子之间的接触。
当外加正向电势通过PD-TiO2电极时，其表面活性位点被激发并形成Ti-OH键和Pd-H键。
随着反应进行，这些键断裂并释放出产生的氢气和氧气。
此外，在PD-TiO2界面上会发生吸附/脱附过程，即湿润态（wetting state）和非湿润态（non-wetting state）之间的转变。
置换反应法制备Au：Pd合金结构纳米催化剂
置换反应法制备Au：Pd合金结构纳米催化剂2016-05-02 13:08来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部置换反应法制备Au：Pd合金结构纳米催化剂根据各组分元素在纳米颗粒中的分布情况，合金纳米颗粒可分为均质合金结构纳米颗粒和非均质合金结构纳米颗粒。
由于合金纳米颗粒表面同时存在着多种金属原子，因此在催化反应过程中可以利用这些金属原子的选择性催化及吸附特性来提高纳米颗粒的催化活性及抗中毒性能。
先通过醇还原法制备了粒径为1.8nm的溶胶型Pd纳米颗粒，而后通过该纳米颗粒与HAuCl4间的置换反应，制备了具有明珠⁃皇冠结构的Au/Pd双金属纳米颗粒催化剂。
通过改Pd:Au原子比，可以制备出一系列含有不同Au含量的纳米颗粒催化剂。
该纳米催化剂具有很好的葡萄糖催化氧化活性，其活性可达194,980molglucose•h-1•mol-1 Au，是相同粒径的Au 纳米颗粒及Pd纳米颗粒的20-30 倍，是相同粒径的合金型Pd20, Au80,Pd30,Au70 的8-10 倍。
采用相同的制备方法，以Ir/Pd合金纳米颗粒作为模板，制备的皇冠明珠结构Ir/Au/Pd三金属纳米颗粒表现出比Au/Pd 纳米颗粒更高的葡萄糖催化氧化活性。
改变置换反应的介质，可以有效控制所制备催化剂的形貌。
模板纳米颗粒的形貌及金属离子的浓度对置换反应制备合金纳米颗粒的结构和形貌也有很大的影响。
以Au纳米颗粒为置换反应模板，与氯酸盐类金属离子前驱体反应时，往往会在置换过程中生成AgCl 副产物。
另外置换反应不仅可以制备合金纳米颗粒催化剂，还可以制备具有合金结构的纳米棒。
采用该方法制备的合金结构纳米棒表面疏松多孔，比表面积较大，可以用作电化学反应的电极，并且具有较高的催化效率。
置换反应还可以制备多孔的合金结构纳米薄膜，这种多孔合金薄膜的孔径都在纳米范围内，可用作生物传感器。
纳米催化剂的制备及其催化性能研究
纳米催化剂的制备及其催化性能研究催化剂是一类具有协助反应的作用，不被反应消耗的物质。
催化剂常常被广泛应用于化学反应中，其中纳米催化剂是当前研究的热点。
纳米催化剂是在毫微米尺度下制备的催化剂，其与常规催化剂相比，具有更高的催化效率。
由于其毫微米尺度下具有完全不同的物理和化学性质，纳米催化剂在提高催化效率、减少反应副产物等方面得到了广泛的应用。
在本文中，我们将从纳米催化剂的制备及其催化性能研究两个方面详细阐述纳米催化剂的发展现状。
一、纳米催化剂的制备技术制备纳米催化剂的方法有很多，其中包括传统方法、物理方法和化学方法等。
传统方法通常是通过物理或化学方法将自然物质转化成催化剂。
物理方法包括超声法、电化学法、气相法等。
化学方法则包括溶胶-凝胶法、微乳化法、氧化还原法等。
溶胶-凝胶法是制备纳米催化剂的一种常用方法。
该方法主要是将溶胶溶解在溶剂中，然后通过控制溶胶的温度和离合剂对其进行凝胶化。
最后，将凝胶中的催化剂进行干燥和煅烧处理，形成纳米催化剂。
微乳化法是另外一种制备纳米催化剂的方法。
该方法是将催化剂和表面活性剂溶解在一种两相不相容的物质中。
在此基础上，通过一定的机械反应和化学反应过程，实现制备纳米催化剂。
最后，通过分离和干燥处理，得到最终的纳米催化剂。
化学方法也是目前制备纳米催化剂中广泛应用的一种方法。
这类方法通常包括还原法、沉淀法、水热法等。
其中，还原法是制备可控纳米镀银催化剂常用的一种方法，它需要通过还原还原剂将银离子还原为银原子，之后可以通过表面活性剂控制其形态和尺寸。
二、纳米催化剂的催化性能研究纳米催化剂在催化性能方面相比传统催化剂具有很多优势。
与传统催化剂相比，纳米催化剂具有更好的活性、选择性和稳定性。
此外，纳米催化剂的表面积相比传统催化剂更大，具有更多的活性位点，这使得纳米催化剂在催化反应中具有更高的催化活力。
目前，纳米催化剂的研究重点主要是在环境保护和清洁能源方面。
例如，在重要的氧化反应中，纳米催化剂可以起到非常好的辅助作用。
多金属氧酸盐载Pd催化剂制备及其对甲酸氧化的电催化性能
等领 域得 到广 泛应 用 。由于 多金 属 氧 酸 盐 易 溶 于水 ， 此 ， 般 将 其 固定 在 载体 上 ， 介 孔 分 子 筛 上 。 因 一 如 目前 ， Ｆ Ｆ Ｄ Ａ Ｃ中较好 的 阳极催 化剂 为 Ｐ ／ ｄ Ｃ催 化 剂 ， 文 在 合成 ＳＷ， ｎＳ Ａ １ 本 ｉ ．Ｂ 。５的基 础 上 ， 备 和表 征 Ｓ 制
科技部 “ 八六 三”计划 （ ０６ Ａ ５ １７．０ ７ Ａ ５ １３ ２０ Ａ ０ Ｚ ５ ） 国家 自然 科 学基 金 （ ０ ７ ０ ７ 、 苏 省 自然 科 学 基 金 ２０ Ａ ０ Ｚ ３ ２０ Ａ ０ Ｚ ４ ，０ ７ Ａ ５ １９ 、 ２５３５ ） 江
上， 得到 ＳＷ、 ｎＳ Ａ一 ｉ —Ｂ １ Ｓ ５的复合物 。 用液相还 原法制备了 ＳＷ Ｓ ．Ｂ ．５负载 的 Ｐ （ ｄ ＳＷｌ ｎＳ Ａ． ） ｉ １ｎＳ Ａ １ ｄ Ｐ／ ｉ １ ．Ｂ １ 催 Ｓ ５
化 剂 ， 作 直 接 甲 酸 燃 料 电 池 （ Ｆ Ｆ 的 阳极 催 化 剂 。实 验 结 果 发 现 ， 然 Ｐ ／ ｉ ｎＳ Ａ １ 化 剂 与 碳 用 Ｄ Ａ Ｃ） 虽 ｄ ＳＷ。 —Ｂ ．５催 Ｓ
直接 甲醇燃料 电池 （ ＭＦ ） 有 结构 简 单 、 积 小 、 存 和携 带 方 便 等优 点 ， 民用 和 军用 便 携 电 Ｄ Ｃ具 体 储 是
源 及 电动交 通工具 的理想 动力 源 ＿ 。但 是 ， ｌ ｊ 甲醇具 有 一 定 的 毒性 ； 电化 学 氧 化过 程 中 ， 在 甲醇 氧 化 的 中 间物种会 使 一些催 化 剂 中毒而 失去催 化 活性 ； Ｄ Ｃ中最严 重 的问题 是 甲醇会 从 阳极透 过 电解 质膜 在 ＭＦ
剂 ］ 甲酸 的 电化 学 氧化性 能要 比甲醇好 ， ２ 由吉布 斯 自由能计 算 甲酸在 标 准状 态 下 的 理论 开 路 电位 为 １ ４ 比甲醇 高 Ｊ ． ５Ｖ， 。甲酸作 燃料 时 ， 甲酸 的浓 度 可高 达 ２ ｏ Ｌ 而 甲醇 的浓 度一 般 在 ２ ｍ ｌＬ 因此 ０ｍ ｌ ， ／ ｏ ， ／
纳米催化剂的制备及其催化性能研究
纳米催化剂的制备及其催化性能研究一、引言纳米材料作为一种新型材料，在医药、电子、能源等领域发挥了重要的作用。
其中，纳米催化剂的研究和制备已成为当前的热点问题。
纳米催化剂具有比传统催化剂更高的催化活性和选择性，可广泛应用于化工、石油、环保等行业。
本文将介绍纳米催化剂的制备方法及其催化性能研究。
二、纳米催化剂的制备方法1.沉淀法沉淀法是一种常用的制备纳米催化剂的方法。
基本原理是，在溶液中加入一定量的沉淀剂，使物质析出，然后通过控制pH值、温度等条件进行沉淀物的洗涤、干燥等处理，制备出纳米催化剂。
该方法具有简单、易于控制，成本低等优点，且可以制备出高纯度、均匀分布的纳米催化剂。
2.气相合成法气相合成法是一种将气态前体物分解或反应而生成纳米颗粒的方法。
该方法的原理是，将金属有机化合物等前体物通过载气输送到高温反应室中，在一定的反应条件下产生气态分解反应，生成纳米催化剂。
该方法可以制备出高度纯净、晶型良好、分散性好的纳米催化剂。
3.微乳法微乳法是一种使用表面活性剂将水溶液和油相混合而形成稳定胶体体系的方法。
该方法的原理是，在表面活性剂的作用下，将前体物在水相或油相中分散，并通过控制温度、pH值等因素制备出均匀分布的纳米催化剂。
该方法的优点是制备过程简单、温和、可控性强，且可以制备出粒径较小，高度分散的纳米催化剂。
三、纳米催化剂的催化性能研究1. 催化活性的研究纳米催化剂相较于传统催化剂具有更高的比表面积和更多的活性位点，因而在催化反应中表现出更高的催化活性。
通过研究纳米催化剂的催化活性，可以评估其催化效果和应用前景。
例如，针对催化剂在合成苯乙烯反应中的催化活性进行研究，结果表明，负载铂纳米颗粒在加氢反应中表现出更高的催化活性，因其高比表面积和多孔结构可提供更多的反应活性位点。
2. 催化选择性的研究纳米催化剂在催化反应中的选择性是指其在特定反应中所产生的所需产物与副产物的比例。
通过研究纳米催化剂的催化选择性，可以评估其应用效果和可行性。
pd单原子催化
pd单原子催化PD单原子催化：开启催化剂新时代引言：催化剂在化学反应中起着至关重要的作用，能够提高反应速率、降低能量消耗，并且具有广泛的应用前景。
近年来，单原子催化成为催化领域的研究热点之一。
本文将重点介绍一种新兴的催化剂——PD单原子催化剂，探讨其在催化反应中的应用和前景。
一、PD单原子催化剂的概述PD单原子催化剂是指将单个PD原子分散负载在催化剂载体上的催化剂。
相比传统的纳米颗粒催化剂，PD单原子催化剂具有以下优势：首先，单原子催化剂具有更高的原子利用率，能够充分利用催化剂中的活性位点，提高反应效率；其次，单原子催化剂具有更高的稳定性，能够抵抗剧烈反应条件下的失活和聚集现象；此外，单原子催化剂还具有更好的选择性，能够实现对目标产物的高选择性催化转化。
二、PD单原子催化剂的制备方法PD单原子催化剂的制备方法多种多样，常见的方法包括：原位合成法、后修饰法和原子沉积法等。
其中，原位合成法是一种常用且有效的制备方法，通过在催化剂载体上进行原位合成，将PD原子均匀分散负载在载体上。
后修饰法则是在已有的催化剂上进行PD原子的负载，通过表面修饰来实现单原子分散。
原子沉积法则是将PD 原子直接沉积在载体上，形成单原子催化剂。
三、PD单原子催化剂的应用领域PD单原子催化剂在多个领域具有广泛的应用前景。
以下是几个典型的应用领域：1. 电化学催化：PD单原子催化剂在电化学催化领域具有重要应用，例如在燃料电池中作为氧还原反应的催化剂，能够提高电池的能量转化效率和稳定性。
2. 有机合成：PD单原子催化剂在有机合成反应中表现出良好的催化性能，例如在C-C键形成反应中的应用，能够实现高效、高选择性的催化转化。
3. 气体分离与储存：PD单原子催化剂在气体分离与储存领域具有潜在应用，例如在氢气储存和CO2捕获中的应用，能够提高气体分离和储存的效率。
四、PD单原子催化剂的挑战与展望尽管PD单原子催化剂在催化领域展现出巨大的潜力，但仍然面临一些挑战。
碳材料在燃料电池的应用
什么是燃料电池Fuel Cells把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。
燃料电池燃料电池的主要分类有：质子交换膜燃料电池（PEMFC）磷酸燃料电池（PAFC）固体氧化物燃料电池（SOFC）碱性燃料电池（AFC）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。
其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。
不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。
而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。
因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。
电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。
原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。
燃料电池具有如下特点：高能量密度高效率较低成本可控制排放催化剂载体—碳纳米管CNT使用多壁碳纳米管用以制备燃料电池中二氧化钛的加强催化剂。
电化学活性面积(ECSA)对比：UT-TiO2：285.5 m2/gPt-C：153.4 m2/gPt-MWCNT：188.2 m2/g这种催化剂还可以在碳纳米管表面通过还原法形成-OH和-COOH基团，从而提高其催化活性。
TiO2壳层还可以保护催化剂免受碳腐蚀，有效提高材料的耐用性，并提高Pt在表面上的沉积。
催化剂载体—碳纳米管CNT此外，在燃料电池中还常常使用碳纳米管作为氮元素和钴元素的催化剂载体。
这样的复合催化剂具有如下性质：高电流密度N-CNTs：3.00 mA/cmSiO2胶体悬浮液：2.69 mA/cm无催化剂的样品：0.53 mA/cm均匀的多孔结构有助于提高催化剂的均匀性、稳定性高比表面积提高电子聚集度，加强催化活性催化剂载体—碳纳米管CNTMWCNTs上制造Ni-Pd纳米催化剂的示意图上述是利用多壁碳纳米管制备Ni-Pd纳米催化剂的方法，这种催化剂主要用于直接乙醇燃料电池，是一种极为环境友好的燃料电池。
纳米催化剂的制备与催化性能研究
纳米催化剂的制备与催化性能研究近年来，纳米催化剂在化学领域中引起了广泛的关注。
纳米催化剂具有巨大的比表面积和高的催化活性，因此在环境保护、能源转换、化学合成等领域具有广阔的应用前景。
本文将讨论纳米催化剂的制备方法以及其催化性能的研究。
第一部分：纳米催化剂的制备方法在纳米催化剂的制备过程中，合适的制备方法对于催化性能的影响至关重要。
以下将介绍几种常见的制备方法。
1. 溶液法溶液法是一种常见且简便的纳米催化剂制备方法。
通过溶液中的化学反应，可以得到具有纳米尺寸的颗粒。
例如，通过溶液中的还原反应，可以制备出纳米金属催化剂。
此外，溶剂的选择和反应条件的控制也对催化剂的形貌和尺寸具有重要影响。
2. 真空沉积法真空沉积法是一种采用真空蒸发和沉积技术制备纳米催化剂的方法。
通过在真空环境下使金属材料蒸发并沉积在基底上，可以得到具有纳米结构的催化剂。
这种方法可以控制催化剂的尺寸和形貌，并且还可以通过调控沉积温度和时间来进一步改变催化剂的性能。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种通过化学气相沉积技术制备纳米催化剂的方法。
该方法可以利用金属有机化合物的热解反应，在高温下将金属颗粒沉积在基底上。
通过调节反应温度、气体流量和反应时间等参数，可以控制催化剂颗粒的尺寸和分布。
第二部分：纳米催化剂的催化性能研究纳米催化剂的催化性能是评价其应用性能的重要指标。
以下将介绍几种常见的催化性能研究方法。
1. 催化活性测试催化活性测试是评估催化剂性能的关键实验。
通过在一定条件下采用特定的反应进行测试，可以评价催化剂对于反应物的转化率和选择性。
常见的催化活性测试方法包括气相反应、液相反应和固相反应等。
2. 表征性能测试表征性能测试是评估催化剂物理化学性质的方法。
通过使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征手段，可以观察催化剂的颗粒形貌和尺寸分布。
此外，X射线衍射（XRD）和傅里叶红外光谱（FTIR）等技术还可以用于研究催化剂晶体结构和化学组成。
电化学电催化材料的制备和应用
电化学电催化材料的制备和应用电化学电催化材料是指在电化学反应中起催化作用的材料，广泛应用于燃料电池、金属空气电池、电解水制氢和二氧化碳还原等领域。
本文将介绍电化学电催化材料的制备方法和应用。
一、制备方法1. 贵金属基电催化材料贵金属基电催化材料具有较高的催化活性和稳定性，包括铂、钯、铱、钌等材料。
制备方法一般采用化学还原法、晶体控制生长法及溶胶凝胶法等方法。
其中，化学还原法是最常用的制备方法，通过还原酸性溶液中的金属离子，制备出纳米级别的贵金属催化剂。
2. 金属氧化物电催化材料金属氧化物具有较好的催化性能和稳定性，广泛应用于电催化反应中。
制备方法包括溶胶凝胶法、水热法、过渡金属离子掺杂法等。
其中，溶胶凝胶法制备的金属氧化物催化剂具有高度的控制性和可重复性，能够精确控制材料的形貌和尺寸。
3. 碳基电催化材料碳基材料包括碳纳米管、石墨烯、多孔碳、碳黑等。
制备方法主要包括化学气相沉积、溶胶凝胶法、热解法等。
碳纳米管和石墨烯等具有高比表面积和良好的导电性能，是电催化材料中的热门研究方向之一。
二、应用1. 燃料电池燃料电池是将燃料和氧气氧化反应产生电能的装置。
贵金属基催化剂被广泛应用于燃料电池中的正极（阴极），通常以铂为基础，与其它过渡金属杂化制备出新型的催化剂。
此外，新型碳基催化剂也是燃料电池中的研究热点之一。
2. 电解水制氢电解水制氢是指利用电解方法将水分解成氢气和氧气的过程。
金属氧化物催化剂在电解水制氢中发挥重要作用，能够提高氢气的产量和效率。
研究表明，钨酸铜催化剂具有较好的电解水制氢活性和稳定性，是一种有潜力的电解水制氢催化剂。
3. 二氧化碳还原二氧化碳还原是指利用电化学方法将二氧化碳还原成烃类等有机物的过程。
此过程能够将大量废弃的二氧化碳转化成有机物，具有环保和可持续性的特点。
碳基催化剂在二氧化碳还原中发挥着重要作用，石墨烯、碳纳米管等碳基材料都具有良好的二氧化碳还原活性。
结语电化学电催化材料是未来能源和环保领域的重要研究方向之一。
《甲酸高效产氢导向的Pd基多金属纳米催化剂结构调控与性能研究》范文
《甲酸高效产氢导向的Pd基多金属纳米催化剂结构调控与性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护的日益重要，开发高效、环保的氢气生产技术成为了科学研究的热点。
甲酸作为一种生物质来源丰富的物质，通过其分解产生氢气被视为一种潜力巨大的清洁能源生产方式。
然而，其分解反应涉及到催化剂的选择与效率问题，因此，开发高效的甲酸分解催化剂具有重要意义。
本研究针对甲酸分解制氢，以Pd基多金属纳米催化剂为核心研究对象，探究其结构调控与性能的关联。
二、文献综述近年来，Pd基多金属纳米催化剂在甲酸分解制氢领域的应用得到了广泛关注。
多金属纳米催化剂因其独特的物理化学性质，如高活性、高选择性以及良好的稳定性，被认为是一种理想的甲酸分解催化剂。
众多研究指出，催化剂的结构对其性能具有重要影响。
而Pd基多金属纳米催化剂的结构调控，包括组成、粒径、形貌以及与载体的相互作用等，是提高其催化性能的关键。
三、实验方法（一）催化剂的制备本实验采用共沉淀法、浸渍法等方法制备了不同组成、不同粒径的Pd基多金属纳米催化剂。
通过调整制备过程中的参数，如温度、时间、浓度等，实现了对催化剂结构的调控。
（二）催化剂的结构表征利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、能谱分析（EDS）等手段对制备的催化剂进行结构表征，明确其组成、粒径、形貌等结构信息。
（三）催化剂性能测试在甲酸分解制氢的反应条件下，测试不同结构催化剂的活性、选择性以及稳定性。
通过对比不同催化剂的性能，找出结构与性能之间的关联。
四、实验结果与讨论（一）实验结果1. 通过结构表征，我们发现Pd基多金属纳米催化剂的组成、粒径、形貌等结构信息均得到了有效调控。
2. 在甲酸分解制氢的反应中，不同结构的Pd基多金属纳米催化剂表现出不同的性能。
其中，某种特定结构的催化剂表现出较高的活性、选择性和稳定性。
（二）结果讨论1. 催化剂的组成对性能的影响：多金属的引入可以改变Pd的电子结构，从而提高其催化活性。
Pd磁性纳米催化剂的制备及其在有机反应中的应用
Pd磁性纳米催化剂的制备及其在有机反应中的应用近年来，纳米催化剂一直受到广泛关注，其在有机反应中的应用也在不息增加。
其中，Pd磁性纳米催化剂因其高活性、可回收利用等优势，成为探究的热点之一。
本文将介绍Pd磁性纳米催化剂的制备方法及其在有机反应中的应用。
一、Pd磁性纳米催化剂的制备方法Pd磁性纳米催化剂的制备通常可以通过化学还原法、沉淀法和热分解法等多种方法进行。
其中，化学还原法是最常用的一种制备方法。
1. 化学还原法化学还原法是通过将还原剂与Pd盐溶液混合来还原Pd，生成Pd纳米粒子。
常用的还原剂有乙二胺四乙酸、氢气和甲醇等。
起首，将Pd盐（如PdCl2）溶解在溶剂中，然后加入适量的还原剂。
在适当的反应条件下，如温度和反应时间等控制下，PdCl2将被还原成Pd纳米粒子。
最后，通过离心、洗涤和干燥等步骤，得到Pd磁性纳米催化剂。
2. 沉淀法沉淀法是通过将Pd盐与沉淀剂反应来制备Pd纳米粒子。
常用的沉淀剂有氢氧化钠、氨水等。
起首，将Pd盐（如Pd(NO3)2）溶解在溶剂中，然后加入适量的沉淀剂。
搅拌混合后，生成的Pd(OH)2会沉淀下来。
最后，通过过滤、洗涤和干燥等步骤，得到Pd磁性纳米催化剂。
3. 热分解法热分解法是通过在高温下将Pd前驱体分解来制备Pd纳米粒子。
常用的前驱体有二苯基二膦化钯等。
起首，将Pd前驱体溶解在溶剂中，并加热至高温。
在高温下，前驱体会分解，形成Pd纳米粒子。
最后，通过冷却、离心、洗涤和干燥等步骤，得到Pd磁性纳米催化剂。
二、Pd磁性纳米催化剂在有机反应中的应用Pd磁性纳米催化剂在有机反应中的应用主要体此刻催化剂的活性和可回收利用上。
1. 催化剂的活性Pd磁性纳米催化剂由于其纳米大小效应和大比表面积的特点，具有高活性。
在常见的有机反应中，如偶联反应、加氢反应和氧化反应等，Pd磁性纳米催化剂常能够表现出优异的催化性能。
例如，在偶联反应中，Pd磁性纳米催化剂可以催化Suzuki偶联反应、Heck偶联反应等。
纳米催化剂的制备方法与催化活性研究
纳米催化剂的制备方法与催化活性研究催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，而纳米催化剂则是具有纳米尺度级别的颗粒大小的催化剂。
由于其独特的特性和优越的催化性能，纳米催化剂在能源转换、环境保护和化学合成等领域中展示了巨大的潜力。
本文将探讨纳米催化剂的制备方法和催化活性研究的相关内容。
一、纳米催化剂的制备方法1. 沉淀法：沉淀法是制备纳米催化剂的常用方法之一。
这种方法能够通过溶液中的化学反应，产生纳米颗粒并沉积到固体表面。
通过调控反应条件和催化剂的化学成分，可以控制纳米颗粒的大小和形状。
沉淀法具有操作简单、成本低廉等优点，适用于生产中大规模制备纳米催化剂。
2. 气相沉积法：气相沉积法是另一种常见的纳米催化剂制备方法。
这种方法通过在高温下将气体的原子或分子反应沉积到固体基材表面，从而形成纳米颗粒。
气相沉积法能够控制纳米颗粒的形状和大小，并且可以在纳米颗粒表面修饰功能性基团，进一步提高催化活性。
3. 溶胶凝胶法：溶胶凝胶法是一种利用溶液中的凝胶生成纳米颗粒的方法。
通过控制反应条件和凝胶的组成，可以制备出具有特定形状和尺寸的纳米催化剂。
溶胶凝胶法具有高度可控性和较大比表面积的特点，适用于制备高效的纳米催化剂。
二、纳米催化剂的催化活性研究纳米催化剂的催化活性研究是了解其催化性能和机制的重要途径，可以为其应用于实际工业过程提供理论指导和优化改进。
1. 催化剂表征：催化剂表征是催化活性研究的基础。
通过使用各种表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR），可以获得催化剂的形貌、晶体结构和表面化学性质等信息。
2. 反应机理研究：反应机理研究是理解纳米催化剂催化活性的关键。
通过红外光谱、在线质谱等技术，可以分析反应中产物和中间体的形成过程，推测反应机理，并验证催化剂的催化活性中心。
3. 催化活性评估：催化活性评估是衡量纳米催化剂催化性能的重要手段。
钌钛复合氧化物载Pd催化剂的制备及对甲酸氧化的电催化性能
ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ Ｓ ＮＥ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳＴＩ Ｉ ＥＳ
Ｎｏ ２ ．
３ ０ —３ ４ ５ ５
钌钛 复合 氧化物 载 Ｐ ｄ催 化 剂 的 制 备 及 对 甲酸 氧 化 的 电 催 化 性 能
排 斥作用 ， 甲酸对 Ｎ ｔｎ膜 的渗透率 要 比甲醇小 ２个 数量级 ． 使 ａｏ ｉ 甲酸电催化 氧化 主要 通过两 种途 径 ：（ ）生成 Ｃ １ Ｏ等 中间产 物 的 Ｃ Ｏ途径 ；（ ）甲酸直 接 氧化 成 ２
Ｃ， Ｏ 的直 接途径 ．甲酸在 Ｐ 催化剂 上 的电氧化 主要是 通 过 Ｃ ｔ Ｏ途径 进 行 ，由于 Ｃ 中间产 物能 强 烈吸 Ｏ 附在 Ｐ 催化剂 的表 面 ， 制 甲酸 的进一 步氧化 ， Ｐ 催化 剂 中毒 ¨ ．Ｍａｅ 等 。 研 究 发现 ，甲酸 ｔ 抑 使 ｔ ｓｌ 在 Ｐ ｄ催化剂 上 的电氧化主要 通过直 接途径进 行 ， Ｐ 使 ｄ催化 剂不 易被 Ｃ Ｏ等毒 化 ，因此 ，Ｐ 化剂 对 ｄ催 甲酸氧化 的 电催化 活性要好 于 Ｐ 催化 剂．使 用 Ｐ 作 为 Ｄ Ａ Ｃ的 阳极催化 剂 已得 到广泛 研究 ｔ ｂ ＦＦ ． 通 常可从 ３个方 面来 提高 催化 剂 的 电催 化性 能 ：（ ）调变催 化 剂 的组 分 ，即使用 复合 催 化剂 （ １ 如 Ｐ ｄ基复合催 化剂 Ｐ Ｐ ， ｄｒ Ｐ Ｐ等 ～１） ２ ｄ ｔ ＰＩ和 ｄ １ ；（ ）改变催化剂 的结 构．通 过 改变催 化 剂 的制备 方法 来 ３ 改 变催化剂 的结构 ， 改变催 化 剂 粒子 的平均 粒 径 和 相对 结 晶度 的大 小 ，以 提 高催 化 剂 的 电催 化 性 如 能 ；（ ）选 择 合 适 的 载 体 ．在 质 子 交 换 膜 燃 料 电池 中， 目前 应 用 较 多 的 是 Ｖ ｌ ｎ Ｃ ７ ３ ｕｃ Ｘ －２活 性 ａ 炭 ’，］ ｍ ，由于其具 有较 大的 比表 面积 和较 高 的导 电性 ， 能有 效 地通 过静 电作用 吸 附金 属 颗 粒．另 并
Pd8Ag1PVA电催化剂的制备及其对乙二醇的催化氧化性能
Pd 8Ag 1/PVA 电催化剂的制备及其对乙二醇的催化氧化性能赵永男1，2，陈江红1，2，余建国3，4，王帅3，4，宋汝杰3，4（1.天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室，天津300387；2.天津工业大学材料科学与工程学院，天津300387；3.天津工业大学化学学院，天津300387；4.天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津300387）摘要：为克服钯基催化剂由于负载量低且在碱性介质中对醇的电催化氧化的活性、稳定性以及抗中毒能力较弱等缺点，通过一步水热法合成了适用于乙二醇氧化的PdAg/PVA 双金属纳米催化剂；采用透射电子显微镜（TEM ）、高倍透射显微镜（HRTEM ）、电化学工作站等测试手段对样品的组成结构和醇氧化性能进行分析测试。
结果表明：所制备的Pd 8Ag 1纳米颗粒分布均匀，平均粒径为9nm ，其中Pd 和Ag 的摩尔比为8颐1的Pd 8Ag 1/PVA 纳米催化剂对乙二醇（EG ）的质量电流密度为5225mA/mg ，是商业Pd/C 的14.37倍；经过5000s 计时安培测试（CA ）后保留的质量电流密度为387.7mA/mg ，是商业Pd/C 的24.2倍，表现出良好的稳定性。
其优异的醇氧化性能源自于PdAg 合金的协同作用。
关键词：聚乙烯醇；乙二醇；电催化氧化；PdAg 中图分类号：TM911.4；O643.3文献标志码：A文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园22）园4原园园55原06Preparation of Pd 8Ag 1/PVA electrocatalyst and itscatalytic oxidation to ethylene glycolZHAO Yong-nan 1，2，CHEN Jiang-hong 1，2，YU Jian-guo 3，4，WANG Shuai 3，4，SONG Ru-jie 3，4（1.Tianjin Key Laboratory of Advanced Fibers and Energy Storage ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ；2.School of Material Science and Engineering ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ；3.School of Chemistry ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ；4.State Key Laboratory of Separation Membranes and Membrane Processes ，Tiangong University ，Tianjin 300387，China ）Abstract ：In order to solve the problems of palladium-based catalysts such as low loading and their weak activity,stability,and anti-poisoning ability for the electrocatalytic oxidation of alcohols in alkaline media袁a PdAg/PVA bimetallic nanocatalyst suitable for ethylene glycol oxidation was synthesized by a one -step hydrothermal method曰Using transmission electron microscope 渊TEM冤袁high magnification transmission microscope 渊HRTEM冤袁electrochemi鄄cal workstation and other testing methods to analyze the composition structure and alcohol oxidation performance of the sample.The results show that the prepared Pd 8Ag 1nanoparticles are uniformly distributed袁with an average particle size of 9nm袁and the mass current density of the Pd 8Ag 1/PVA nanocatalyst with an atomic ratio of Pd to Ag of 8颐1to ethylene glycol 渊EG冤is 5225mA/mg袁14.37times that of commercial Pd/C曰After 5000s chro -noamperometry 渊CA冤袁the retained mass current density is 387.7mA/mg袁which is 24.2times that of commercial Pd/C袁showing good stability.Its excellent alcohol oxidation performance is derived from the synergistic effect ofPdAg alloy.Keywords ：polyvinyl alcohol曰ethylene glycol曰electrocatalytic oxidation曰PdAg收稿日期：2021-05-06基金项目：国家自然科学基金资助项目（21703152）；吉林大学化学无机合成与制备国家重点实验室项目（17JCQNJC06100）；天津市自然科学基金资助项目（18JCYBJC89100）通信作者：赵永男（1970—），男，教授，主要研究方向为电池材料。
碳载PdPb催化剂的制备及对甲酸氧化的电催化性能
公司） ． Ｃ ６ ０电化 学工 作站 （ ＨＩ５ 上海 辰华 仪器 公 司 ） Ｄ ｍ ｘ３ ； ／ ａ 一Ｂ型 转靶 ｘ射线 衍 射 仪 （ Ｒ Ｘ Ｄ，日本 理 学公
耿 小为 ， 邬 冰 ， 颖 高 ，
（ ．哈尔滨师 范大学化 学化工学院 ， ．功能材料 的设计合成 与绿色催化 实验 室 ， １ ２ 哈尔滨 １０ ２ ） ５０ ５
摘要 采 用 液 相 还 原 共 沉 积 法 制 备 出 高 活 性 纳 米 电催 化 剂 Ｐ Ｐ ／ ，研 究 发 现 ， 载 Ｐ 化 剂 中加 入 Ｐ 能 ｄ ｂＣ 碳 ｄ催 ｂ
甲酸 氧 化 的稳 定 性 最 好 ． 关键词 钯 ； ； 载 Ｐ Ｐ 化 剂 ；甲酸 氧 化 ；电催 化 性 能 ； 接 甲酸 燃 料 电池 铅 碳 ｄ ｂ催 直 ０ ４ ． ６３３ 文献标识码 Ａ Ｄ Ｉ １ ．９９ ｊｉ ｎ ０５ － ９ ．０ ２ ０ ．２ Ｏ ： ０ ３６ ／． ｓ．２ １０ ０ ２ １ ．９ ０６ ｓ ７ 中图分类号
Ｖｏ ＿ ｌ３３
２１ ０ ２年 ９月
高 等 学 校 化 学 学 报
ＣＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＿ ＥＳ ＩＪ ｒ
Ｎｏ ９ ．
２ ２ ０ ５～２ ９ ０２
碳载 Ｐ Ｐ ｄ ｂ催 化 剂 的 制 备 及 对 甲 酸 氧 化 的 电 催 化 性 能
收稿 日期 ： ０ ２０ －６ ２ １ －１ ． ０ 基 金 项 目：黑 龙 江 省 自然 科 学 基 金 （ 准号 ： ２ ０ ０ ） 批 Ｂ ０ ９ ５ 、哈 尔 滨 市科 技创 新 人 才 专 项 基 金 （ 准 号 ： ０ ０ Ｆ Ｘ ０ ８ 和 黑 龙 江 省 高 批 ２１Ｒ Ｘ Ｇ １ ）
Pt、Pd基贵金属纳米催化剂的控制合成及其电催化性能表征的开题报告
Pt、Pd基贵金属纳米催化剂的控制合成及其电催化
性能表征的开题报告
尊敬的评审专家：
本文旨在研究Pt、Pd基贵金属纳米催化剂的控制合成及其电催化性能表征。
贵金属纳米催化剂因其具有高比表面积和优异的催化性能，在
电催化领域中具有重要应用。
首先，在文献综述中，我们将介绍纳米催化剂的研究现状和应用前景，阐述了贵金属纳米催化剂的重要性和优势；同时，我们将概括近年
来合成多种形貌和结构的Pt、Pd基纳米催化剂，并探讨其结构-性能相互关系。
接着，在研究方法中，我们将详细介绍纳米催化剂的制备方法和表
征手段。
我们将采用物理方法（如X射线衍射、透射电镜等）结合化学
方法（如共沉淀、还原等）来制备控制形貌和尺寸的Pt、Pd基纳米催化剂，并利用电化学测试系统对其进行表征。
通过控制合成条件和表征手
段的选择，我们将试图测定纳米催化剂中活性晶面的暴露程度和纳米颗
粒间的协同作用，以探索其电催化机理。
最后，在预期结果中，我们将分别讨论Pt、Pd基纳米催化剂的电催化性能。
我们将研究纳米催化剂对氧还原反应、甲醇氧化等反应的催化
性能，并讨论控制合成条件对催化性能的影响。
我们期望通过实验结果，揭示Pt、Pd基贵金属纳米催化剂的力学和电学特性，探索其在能源转化
等领域的应用前景和潜在价值。
综上，本文将研究Pt、Pd基贵金属纳米催化剂的控制合成及其电催化性能表征。
我们相信该研究有助于深入理解纳米催化剂的结构和性能
关系，并为其在能源转化等领域的应用提供技术支持和理论指导。
谢谢您的审阅！。
Pd基纳米催化剂的制备及其甲酸分解制氢和电催化性能的研究的开题报告
Pd基纳米催化剂的制备及其甲酸分解制氢和电催化性能的研究的开题报告一、研究背景及意义氢能作为清洁、高效的能源，近年来备受研究者的关注。
而甲酸是一种常见的可再生源，可通过其分解制备氢气。
因此，甲酸分解成为了一种备受关注的制氢方式之一。
当前，催化剂是提高甲酸分解制氢效率的关键。
Pd基催化剂因其优异的催化性能，被广泛应用于甲酸分解制氢反应中。
而纳米催化剂由于其比表面积大、反应活性高、稳定性好等特点，在该领域也得到了广泛的研究与应用。
因此，本文将探讨Pd基纳米催化剂的制备方法及其在甲酸分解制氢反应中催化性能与电催化性能。
二、研究内容及思路（一）制备Pd基纳米催化剂本研究拟采用化学还原法合成Pd基纳米催化剂。
具体制备步骤如下：①溶液制备：将PdCl2溶于去离子水中，得到PdCl2溶液。
②前驱体沉淀：将NaBH4溶液滴加到PdCl2溶液中，观察到溶液出现颜色变化，产生黑色沉淀，即为Pd基纳米催化剂前驱体沉淀。
③还原剂添加：向前驱体沉淀中加入还原剂，将PdCl2还原为Pd基纳米催化剂。
（二）研究Pd基纳米催化剂的甲酸分解制氢性能考察Pd基纳米催化剂在甲酸分解制氢反应中的催化性能，包括反应速率、催化剂活性、选择性等。
研究Pd基纳米催化剂在甲酸分解制氢反应中的催化机理，探究其反应动力学过程。
（三）研究Pd基纳米催化剂的电催化性能探究Pd基纳米催化剂在电化学还原反应中的催化性能。
研究获得Pd基纳米催化剂的电催化活性及其表述方程式。
三、预期结果（一）成功制备Pd基纳米催化剂，并对其进行表征。
（二）获得Pd基纳米催化剂催化甲酸分解制氢的活性及机理。
（三）研究获得Pd基纳米催化剂的电催化活性。
（四）为甲酸分解制氢及电化学还原反应提供有益的研究参考和指导。
四、进度安排第一年（一）文献调研、理论学习、实验室基础操作及催化剂制备；（二）对催化剂进行表征，包括SEM、TEM、XRD等表征方法；（三）初步考察Pd基纳米催化剂在甲酸分解制氢中的催化性能。
2010年全国优秀博士学位论文出炉
从教育部和国务院学位委员会获悉，2010年全国优秀博士学位论文评选工作已全部完成，共评出100篇“全国优秀博士学位论文”和334篇“全国优秀博士学位论文提名论文”。
本次评选工作于2009年10月正式启动，评选对象为全国所有博士学位授予单位2007年9月至2008年8月间的博士学位获得者的学位论文，2003年9月至2007年8月间的少量论文也参加了评选。
经过学位授予单位推荐、省级学位委员会或研究生教育主管部门初选，共推荐630篇论文参加全国优秀博士论文评选。
经同行专家通讯评议、专家会议复审和网上公示，最终由教育部和学位委员会批准发布。
2010年全国优秀博士学位论文名单。
pd催化剂计算ecsa
pd催化剂计算ecsa计算催化剂的电化学比表面积（ECSA）是评估催化剂活性和效率的重要指标之一。
ECSA表示催化剂表面上可用于电化学反应的活性表面积。
下面我将从多个角度来回答关于计算催化剂的ECSA的问题。
首先，计算催化剂的ECSA可以通过以下步骤进行：1. 催化剂的制备，首先，需要制备催化剂样品。
这通常涉及将催化剂材料沉积在电极上，例如常用的电极材料有玻碳电极和金电极。
2. 循环伏安扫描（CV），将制备好的催化剂电极放置在电化学池中，进行循环伏安扫描实验。
在扫描过程中，电极的电位会在一定范围内循环变化，以观察电流响应。
3. 计算电荷量，通过分析循环伏安曲线，可以计算出在不同电位下的电荷量。
这些电荷量与催化剂表面上的电化学反应相关。
4. 计算比电荷量，将计算得到的电荷量除以电极的几何表面积，得到比电荷量。
这是催化剂单位表面积上的电荷量。
5. 计算ECSA，最后，通过将比电荷量除以催化剂的电化学活性物质的氧化还原反应的电荷转移数，可以计算出催化剂的ECSA。
常见的氧化还原反应包括氧还原反应、氢氧化还原反应等。
除了上述方法，还有其他一些用于计算ECSA的技术和方法，例如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和比表面积测量仪等。
这些方法可以提供更详细和准确的催化剂表面形貌和结构信息，从而更精确地计算ECSA。
需要注意的是，计算ECSA的过程中需要考虑到催化剂的电化学活性物质的氧化还原反应的电荷转移数、催化剂的几何形状和表面形貌等因素。
此外，催化剂的制备过程、实验条件和仪器的精确度也会对最终的ECSA计算结果产生影响。
综上所述，计算催化剂的ECSA是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
通过合理选择实验方法和仪器，并结合适当的分析技术，可以得到准确的催化剂ECSA值，从而评估催化剂的活性和效率。
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附件2论文中英文摘要作者姓名：田娜论文题目：高指数晶面结构Pt、Pd纳米催化剂的电化学制备与性能作者简介：田娜，女，1976年02月出生，2002年09月师从于厦门大学孙世刚教授，于2007年12月获博士学位。
中文摘要铂族金属纳米催化剂是燃料电池、石油催化重整、汽车尾气净化等能源和环境重大领域中不可替代、广泛使用的催化剂。
全世界每年用于催化剂的铂族金属中，仅铂的用量就高达100吨，价值70多亿美元。
由于铂族金属的资源匮乏（在地壳中的丰度仅为0.003 ppb）、价格昂贵，如何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。
提高铂族金属纳米催化剂的性能，一种方法是通过掺入其它组份形成合金，利用两种或多种组份的协同效应或电子结构效应；另一途径则是通过调控纳米粒子的形状以改变表面原子排列结构，利用催化反应的表面结构效应。
以金属单晶面为模型催化剂的基础研究表明：高指数晶面含有高密度的台阶原子和扭结原子，其配位数很低，非常容易与反应分子发生相互作用，成为催化活性中心，其催化活性和稳定性通常显著优于{100}、{111}等低指数晶面。
但是本体金属的高指数单晶面价格昂贵，比表面积很小，不可能作为实际催化剂。
要充分利用催化反应的表面结构效应，合成高指数晶面结构的金属纳米粒子催化剂是具有重要基础和应用价值的课题，同时也极具挑战性。
因为高指数晶面的表面能很高，根据晶体生长规律，晶体沿高指数晶面方向的生长速度远快于沿低指数晶面方向，致使高指数晶面趋于消失，最终仅得到由{111}、{100}等低指数晶面围成的纳米晶体。
十余年来，虽然通过化学合成方法已经制备了很多形状（如四面体、八面体、截角八面体、立方体等）的铂族金属纳米晶体，但均未能突破晶体生长规律的限制，其表面均为低指数晶面。
高指数晶面可分为{hk0}、{hkk}、{hhl}及{hkl}（h>k>l>0）四种类型，相应的晶体呈二十四面体、偏方三八面体、三八面体和六八面体。
本论文中，我们发展了金属纳米晶体生长和表面结构控制的电化学方波电位方法，成功制备出一系列由{hk0}、{hkk}和{hkl}型高指数晶面围成的铂、钯纳米单晶粒子及孪晶纳米棒，揭示了这些晶体的生长规律，并研究它们对有机小分子电氧化的催化性能。
论文的主要创新点和取得的主要研究结果如下：1. 发展了金属纳米晶体表面结构控制和生长的电化学方波方法。
以玻碳为基底，利用方波电位处理多晶铂纳米球，首次成功制备出二十四面体铂纳米晶体催化剂，通过高分辨透射电镜表征，确定其表面为{730}、{520}等高指数晶面。
通过改变方波电位处理时间，可以控制纳米晶体的粒径，得到20～240 nm的铂二十四面体。
研究证实铂二十四面体不仅具有很高的电催化活性，对甲酸、乙醇氧化的电流密度为商业碳载铂催化剂的2～4倍，同时还具有很高的化学和热稳定性，可耐高达800℃的加热温度。
进一步研究提出了纳米晶体高指数晶面形成的相关机理：方波电位导致铂表面发生周期性氧化/还原（即氧的反复吸脱附），对于表面原子配位数较高的低指数晶面，氧倾向于侵入晶格，表面被扰乱；而对于表面原子配位数很低的{hk0}高指数晶面，氧倾向于在表面吸附，表面不会被扰乱，即在氧化条件下，{hk0}高指数晶面具有更高的稳定性是铂二十四面体形成的根本原因。
该研究结果在Science（N. Tian, et al, Science, 2007, 316: 732-735）上发表，同期的Science还配发了评论文章（Science, 2007, 316: 699-700），评价这一成果“是纳米催化剂合成的重大突破”。
该成果在国内外学术界引起重大反响，被美国化学工程新闻周刊（C&EN）评为2007年度世界24项最重要研究成果之一（2007 Chemistry highlights），被英国皇家化学会的化学世界（Chemistry World）评为2007年度40项最重要进展之一（Cutting edge chemistry in 2007），还被评为2007年度“中国高等学校十大科技进展”，并入选“2007年度中国基础研究十大新闻”。
2. 在成功制备{hk0}晶面结构铂二十四面体的基础上，通过改变添加剂、镀液等条件，进一步拓展方波电位方法，制备出其它类型高指数晶面围成的纳米晶体，如{hkl}晶面结构的铂凹四十八面体、{hk0}晶面结构的钯二十四面体、{hkk}晶面结构的钯偏方三八面体和{hkl}晶面结构的钯凹四十八面体等，这些结果表明所发展的方波电位方法是制备高指数晶面结构铂、钯等金属纳米晶体的通用方法。
3. 除了单晶纳米粒子，利用方波电位方法，还制备了由{hk0}高指数晶面围成的五重孪晶结构铂纳米棒（Z. Y. Zhou, N. Tian, et al, Faraday Discussions, 2008, 140: 81-92）。
与典型五重孪晶纳米棒不同，铂纳米棒两端呈十棱锥形状，侧面由一系列上下起伏的小晶面围成。
观察到铂纳米棒各部位由于生长速度存在差异，导致晶面指数呈有规律变化：顶端较尖锐，生长速度最快，表面为台阶原子密度较低的{410}晶面；底端较钝，生长速度最慢，表面为台阶原子密度很高{320}、{210}、{730}等晶面；侧面主要为台阶原子密度中等的{520}晶面。
研究结果指出，除了方波电位，通过控制晶体的生长速度还可以更加精细地调控高指数晶面的指数。
这种不对称的铂纳米棒有利于局域修饰和定向组装等，有望用于纳米器件。
此外还首次观察到铂五重孪晶纳米棒的亚晶之间在生长过程中存在分裂现象。
进一步通过改变方波电位处理时间，研究分裂过程，丰富了对五重孪晶结构纳米棒生长过程的认识。
4. 进一步发展方波电位方法，将其应用于直接电沉积制备高指数晶面结构的五重孪晶钯纳米棒（N. Tian, et al, Chem. Commun., 2009, 1502-1504, 2008年12月15日被接收）。
通过改变方波的上、下限电位，实现调控钯纳米棒的长径比和高指数晶面的类型。
在较低的方波上限电位得到由{hkk}高指数晶面围成钯纳米长棒，其截面为五边形；而在较高上限电位则得到由{hk0}高指数晶面围成的十棱双锥状的钯纳米短棒。
实验证实钯纳米棒对乙醇在碱性介质中的电氧化有较高的催化活性，氧化峰的电流密度比商业钯黑催化剂提高了一倍多。
5. 利用方波电位电沉积法制备了刺球状铂纳米粒子。
铂纳米刺非常尖锐，呈侧面内凹的四棱锥形状，为单晶结构。
刺球状铂纳米粒子给出显著的表面增强拉曼效应，测得吸附态吡啶分子的环呼吸振动峰强度达140 cps，拉曼增强因子约为2000，比通常电化学粗糙法得到的表面提高了一个数量级，这归结于铂纳米刺尖端的曲率半径非常小（~ 1 nm），产生很强的电场，即避雷针效应（N. Tian, et al, Chem. Commun., 2006, 4090-4092）；刺球状铂纳米粒子还表现出较强的增强红外效应，对于吸附态一氧化碳，红外增强因子约为17。
简单的制备方法及较高的拉曼、红外增强因子，表明刺球状铂纳米粒子电极适合用作SERS和红外基底，以提高铂表面吸附物种的检测灵敏度。
本文发展的金属纳米催化剂表面结构控制和生长的电化学方波电位方法，制备出由不同类型高指数晶面围成的一系列形状的铂、钯纳米晶体，丰富了纳米晶体表面结构控制生长的内涵，深化对金属晶体生长规律的认识。
上述成果还被J. Phys. Chem. 邀请撰写Feature Article （N. Tian, et al, J. Phys. Chem. C, 2008, 112: 19801-19817）。
本文所研制的高指数晶面结构铂族金属纳米催化剂不仅活性高而且稳定性好，开辟了一条通过控制纳米粒子表面原子排列结构提高催化剂性能的崭新途径，也是将模型电催化剂的基础研究推进到实际催化剂设计和研制过程中的一个重大进展。
关键词：铂族金属，纳米晶体，高指数晶面，电催化Elctrochemical Preparation and High Performance of Platinum and Palladium Nanocatalysts with High-Index FacetsTian NaABSTRACTPlatinum-group metal nanomaterials are widely used as catalysts applied in fuel cells, petroleum catalytic reform, automotive catalytic converters and other important fields. Among the platinum-group metals used as catalysts in the world, the platinum is consumed as high as 100 tons per year, which values more than 7 billion US dollars. The price of platinum-group metal is extremely high due to their rare reserve on the earth. So, the key scientific and technological issue of platinum catalysts is to further improve their activity, stability and utilization efficiency. Generally, catalytic properties of nanocrystals can be finely tuned either by their composition, which mediates electronic structure, or by their shape, which determines their surface atomic arrangement and coordination. Fundamental studies of model catalysts using single-crystal planes have demonstrated that high-index planes of platinum-group metals exhibit generally much higher catalytic activity and stability than those of the low-index planes, such as {111}, {100}, and even {110}, because the high-index planes have a high density of atomic steps, ledges, and kinks, which represent active sites for breaking chemical bonds. However, high-index planes of metal single crystal can not be used as real catalysts because of their low specific surface area and high cost. The exciting way is to synthesize platinum-group metal nanocrystals bounded by high-index facets for higher catalytic activity and stability. It is, however, rather challenging to synthesize nanocrystals that are enclosed by high-index facets because of their high surface energy. From the crystal growth law, the rate of crystal growth in the direction perpendicular to a high-index facet with high surface energy is much faster than that along the normal direction of a low-index facet, which results in a rapid disappearance of high-index facets during nanoparticle formation. As a consequence, only low-index facets, such as {111} and {100}, bounded nanocrystals of platinum-group metals have been obtained by conventional chemical synthesis methods. In the past decade, a variety of platinum-group metal nanocrystals with well-defined shapes have been synthesized, such as tetrahedron, octahedron, cuboctahedron, cube and rhombic dodecahedron, but nearly all of them arebounded by the low-index planes.High-index facets can be classified as {hk0}, {hkk}, {hhl} and {hkl} (h>k>l>0), the corresponding shapes of nanocrystals are tetrahexahedron, trapezohedron, trisoctahedron and hexoctahedron, respectively. In this thesis, we have developed an electrochemical method of square-wave potential to control the surface structure and the growth of metal nanocrystals, and prepared successfully nanocatalysts of platinum, palladium bounded by high-index facets of {hk0}, {hkk} and {hkl}. The growth mechanism and the catalytic properties of the synthesized nanocrystals towards the oxidation of small organic molecules were investigated. The study has illustrated that the synthesized nanocatalysts exhibit high activity and stability. The main results are as following:1. Tetrahexahedral (THH) Pt nanocrystals have been prepared for the first time using the developed electrochemically shape-controlled synthesis method. The surface structure of the THH Pt nanocrystals is identified as {730} and {520} high-index facets through HRTEM. By varying the growth time, THH Pt nanocrystals of different uniform size varying from 20 to 240 nm were obtained. It has demonstrated that the THH Pt nanocrystals exhibit 2~4 times higher catalytic activity than that of commercial Pt/C catalysts towards electrocatalytic oxidation of formic acid and ethanol in terms of current density. The THH Pt nanocrystals show also high chemical and thermal stability, and can maintain their shape and facets up to 800 C. It has confirmed that the key reason for the growth of THH Pt nanocrystals consists in that the high-index facets of Pt possess a higher stability than low-index facets under periodic oxidation-reduction conditions generated by square-wave potential. These above results were published in Science (N. Tian, et al, Science, 2007, 316: 732-735), and were evaluated as “a breakthrough in the synthesis of nanoscale catalysts” by a comment article published in the same volume (Science, 2007, 316: 699-700). The results have received significant impacts: they were evaluated as “2007 Chemistry highlights”by C&EN, as “Cutting edge chemistry in 2007”by Chemistry World, and evaluated as one of “Ten most significant progresses in science and technology made in Chinese Universities for the year 2007”and as one of “The top 10 news of 2007 in basic research in China”.2. Based on the success of synthesizing THH Pt NCs, we have also prepared successfully tetrahexahedral, trapezohedral and concaved hexaoctahedral Pd nanocrystals and concaved hexaoctahedral Pt nanocrystals by using the developed electrochemically shape-controlled synthesis method, and demonstrated that the square-wave potential method is versatile for the preparation of metal high-index faceted nanocrystals such as Pt and Pd.3. Besides single crystalline nanocrystals, we have prepared five-fold twinned Pt nanorods bounded by high-index facets of {hk0} through the developed electrochemically shape-controlled synthesis method (Z. Y. Zhou, N. Tian, et al, Faraday Discussions, 2008, 140: 81-92). Unlike the shape of common five-fold twinned nanorod, the tips of the Pt nanorods are of decagon-based pyramidal shape, and the side surfaces contain a series of concavo-convex subfacets. We have observed that the facets varied with the growth rate: the upper tip, with the highest growth rate, has facets with the lowest density of stepped atoms; the lower tip, with the lowest growth rate, has facets with the highest density of stepped atoms, which indicate that the facets can be finely tuned by varying the growth rate of nanocrystals. We have also observed for the first time the phenomenon of split of five-fold twinned nanorods at the twined boundaries, and investigated the splitting process by varying the growth time, which deepen the understanding of the growing process of the five-fold twinned nanocrystals.4. We have further developed the electrochemical method, and applied it directly to prepare five-fold twinned Pd nanorods by electrodeposition (N. Tian, et al, Chem. Commun., 2009, 1502-1504). It has been demonstrated that the aspect ratio and surface structure of Pd nanorods can be tuned by varying the lower (E l) and upper (E u) limit of the square-wave potential. It has revealed that Pd nanorods grown at relatively low E u show two ends of pentagonal pyramid shape bounded by high-index facets of {hkk}; while nanorods grown at high E u give rise to two ends of decagon-based pyramidal shape bounded by high-index facets of {hk0}. It has illustrated also that the Pd nanorods exhibit higher catalytic activity than commercial Pd black catalysts towards the electro-oxidation of ethanol in alkaline solution.5. Pt nanothorns were prepared also by the square-wave potential electrodeposition. The tip of Pt nanothorn is very sharp, shows a tetragonal pyramid-like shape with slightly curved side. The Pt nanothorns have a very high surface enhanced Raman scattering (SERS) activity. An enhancement factor of 2000 for adsorbed pyridine was measured, which is about one order of magnitude bigger than that measured on a Pt electrode roughened by conventional electrochemically oxidation/reduction method (N. Tian, et al, Chem. Commun., 2006, 4090-4092). The Pt nanothorns also show a high infrared enhancement: IR band intensity (peak height) of CO adsorbed on the Pt nanothorns is as high as 3%, yielding an enhancement factor of 17. These results imply that the Pt nanothorn electrode is a good candidate for SERS and IR study in terms to increase significantly the determining sensitivity of surface adsorbates.By developing the electrochemically shape-controlled synthesis method in this thesis, thesurface structure and the growth of metal nanocatalysts have been well controlled. As results, we have prepared successfully not only platinum and palladium tetrahexahedral nanocatalysts, but also other nanocrystals of various shape enclosed by different high-index facets. The current study has enriched the contents of controlling the surface structure and the growth of metal nanocrystals, and has deepened the understanding of the growth habits of metal nanocrystals. We have been invited by J. Phys. Chem. to write a Feature Article based on these above results (N. Tian, et al, J. Phys. Chem., 2008, 112: 19801-19817). The as-prepared platinum-group nanocatalysts enclosed by high-index facets exhibit high activity and stability, which have opened an exciting avenue to improve the performance of metal nanocatalysts by means of controlling surface atomic arrangement, and made a breakthrough in the design and preparation of practical catalysts directed by the knowledge gained in fundamental studies of model catalysis using metal single crystal planes as model electrocatalysts.Key words: platinum-group metals, nanocrystals, high-index facets, electrocatalysis。