【摘 要】
：
Pt基金属间化合物具有独特的原子有序结构,并利用过渡金属的3d轨道和铂原子的5d轨道之间的强耦合效应有效地削弱了催化剂表面与氧物种的结合,显著加快了氧还原反应速率,同时有效防止过渡金属的电化学溶解,提高了催化剂的稳定性。然而,在金属间化合物纳米颗粒制备过程中,促进原子扩散实现有序化所需的高温会导致纳米颗粒的烧结,减小了催化剂比表面积,使催化剂活性下降。本文发展了区域选择性原子层沉积策略原位合成尺寸
论文部分内容阅读
Pt基金属间化合物具有独特的原子有序结构,并利用过渡金属的3d轨道和铂原子的5d轨道之间的强耦合效应有效地削弱了催化剂表面与氧物种的结合,显著加快了氧还原反应速率,同时有效防止过渡金属的电化学溶解,提高了催化剂的稳定性。然而,在金属间化合物纳米颗粒制备过程中,促进原子扩散实现有序化所需的高温会导致纳米颗粒的烧结,减小了催化剂比表面积,使催化剂活性下降。本文发展了区域选择性原子层沉积策略原位合成尺寸小、分散性好的Pt Zn金属间化合物纳米颗粒,为合成小尺寸Pt基金属间化合物提供了新的设计思路。具体内容如下:发展了Pt纳米颗粒表面的区域选择性原子层沉积策略,在Pt纳米颗粒表面包覆一层氧化物保护壳,800°C高温原位合成了5.15±1.14 nm的Pt Zn金属间化合物,氧化物壳不仅可以与Pt形成金属间化合物,而且能防止粒子高温还原时的烧结团聚。催化剂在0.9 V时质量活性为0.15 A mg Pt-1,经过5 000次循环半波电位无衰减,将此策略应用在商业铂碳催化剂上,改性后催化剂稳定性明显提高。通过进一步优化工艺减小铂粒径,制备了2.50±0.65 nm超小尺寸、高分散的Pt Zn金属间化合物,在0.9 V时质量活性为0.60 A mg Pt-1,是商业Pt/C的6倍,经过30000次加速老化循环后半波电位仅下降13 m V。将催化剂应用在燃料电池膜电极中,在阴极负载仅为0.07 mg Pt cm-2条件下,功率密度达到1.56 W cm-2,表现出比商业铂碳(0.14 mg Pt cm-2;1.24 W cm-2)更优异的活性,经过30 000次加速耐久性试验循环后功率密度仅仅衰减了81 m W cm-2,在器件层面验证了亚3 nm超小Pt Zn金属间化合物催化剂优异的活性与稳定性。
其他文献
天然气的低氮燃烧包含复杂的燃烧不稳定现象,它们对火焰的局部瞬态温度影响巨大,而NO生成对温度十分敏感。因此有必要深入探究燃烧不稳定条件下的NO生成特性,为低氮燃烧技术的发展提供参考。本文旨在开发一种NO修正的燃烧模型,以提高NO预测的准确性,进而对燃烧不稳定条件下NO生成特性进行研究。基于火焰面/进度变量（Flamelet/Progress Variable,FPV）模型发展了双进度变量NO输运修
燃煤烟气中SO3生成对电厂安全运行及环境带来严重危害。SCR催化剂表面SO2氧化是SO3生成的主要途径之一,而目前电厂中SO3生成无法得到有效控制。本文首先针对钒钛系催化剂中V、W及其相互作用对催化剂表面SO2氧化的影响进行研究并揭示其表面SO3生成机理。随后研究了Ce和P添加改性对V2O5-WO3/TiO2上SO2氧化的影响,为电厂中SO3生成控制提供理论基础。主要内容如下:对于V2O5/TiO
热解作为生物质的有效利用方法,受到了广泛的关注,掌握生物质热解过程中二次反应的影响机制对于生物质热解产物的定向调控具有重要意义。本文利用加压固定床反应器,开展了生物质加压热解实验,系统分析了不同热解条件下生物质挥发分在二次反应中的演化过程,并评估了二次反应对其副产物焦炭的燃烧反应性影响。本文首先应用加压固定床针对不同粒径（0.5～1、2～2.5和5～5.5 mm）生物质开展了加压热解研究,考察了不
煤结构与热解反应性是其清洁高效热转化的基础。煤中显微组分的含量对其整体结构及热转化特性影响显著。基于此,本文开展了基于激光拉曼光谱的显微组分原位识别与化学结构研究,分析了煤热解过程中非平均化学结构演化特性,探讨了主要显微组分镜质组和惰质组在热解过程中的交互反应机理。选取了中国典型煤阶的9种煤进行了拉曼光谱面扫描分析,与煤岩分析耦合,实现了显微组分的原位识别与化学结构研究,并通过拉曼参数实现了对反射
碳点（Carbon dots,CDs）由于其独特的荧光性质、良好的生物相容性、丰富的缺陷及官能团、易于修饰等优点,近年来在多领域内引起关注。含有石墨碳结构的碳基材料,如石墨、煤炭、生物质焦等价格低廉、分布广泛,是制备碳点的理想碳源。本文以石墨为代表性碳源,分别通过常规、热辅助和硫掺杂电化学氧化法制备了具有单峰和双峰荧光特性的碳点,并研究了其微观形貌尺寸、表面化学结构、荧光性质等特征,揭示了其制备机
新疆地区煤炭资源储量丰富,但其中高含量的Na会导致燃用高碱煤的固态排渣炉出现严重的沾污结渣问题。目前,针对高碱煤的研究大多侧重于固态排渣炉,而液态排渣技术为高碱煤的安全利用提供了新途径。因此,研究液态排渣条件下高碱煤中含Na矿物的生成机制和Na捕捉方法具有重要意义。首先,研究了两组典型的硅铝添加剂（高岭土、二氧化硅和氧化铝）反应生成含Na矿物的机制。通过TGA-DSC研究了Na Kao及Na Si
我国是世界上最大的烟草生产国和消费国,烟草行业节能潜力巨大。为实现“双碳”目标,可以从烟草生产车间的能耗特征入手,评价烟厂建筑的能耗表现,推断节能潜力,进而探寻可能存在的节能措施。针对传统建筑能耗评价方法无法动态评价建筑能耗表现的不足,本文提出了一种采用能耗模式识别的烟厂节能潜力计算方法,实现了对建筑节能潜力的量化计算,并证明了该方法可用于节能措施的探寻和验证,为节能改造提供思路。本研究以湖北某烟
为了应对气候变化,我国提出“2030年碳达峰、2060碳中和”的低碳发展目标,加速各行业低碳转型。然而,无论是在目前各政策中,还是在碳市场中,对隐含温室气体排放的计量都不够重视,影响了整个社会的整体减排进程。为了解决上述问题,本文在系统投入产出的框架下,通过连接初级投入与资本形成,将初级投入的隐含排放纳入到投入产出框架中,并同时考虑中间贸易与最终贸易带来的温室气体转移,结合中国碳核算数据库中最新的
熔铝炉单体热负荷、烟气量及排烟温度较低,采用烟气催化还原脱硝技术降低NOx排放并不经济,发展具有节能、低氮排放效果的蓄热式熔铝炉燃烧器势在必行。本文在现场热平衡与烟气成分测试分析的基础上,采用数值模拟方法优化了原型燃烧器的结构和运行参数,开发了可以达到当前国内最严格熔铝炉NOx排放标准的新型低氮燃烧器,探讨了不同燃烧器运行时炉内燃烧与传热特性。首先,基于25吨蓄热式熔铝炉开展了热平衡与烟气成分测试
污泥热解技术能够转化污泥中的污染物与病原体,实现能量回收以及高价值物质的提取,但污泥中氮含量较高,热解过程中含氮挥发分的排放会造成环境的污染。为了提高热解技术处理市政污水污泥的可行性,本文首先研究了市政污水污泥的热解特性和氮转化路径;以此为基础,以强化热解过程羰基和氨基交互反应为出发点,探究了生物质与污泥共热解对热解产物、氮转化和氮固定的作用机制;为了进一步提升固氮效果,提出了生物炭高温吸收思路,