【摘 要】
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近年来,铂族金属的制备及应用越来越受到人们的关注,传统的铂基金属由于其价格昂贵,稳定性差,易一氧化碳中毒等缺点,限制了铂基金属的发展。而金属钯本身具备的高催化活性,高稳定性,在催化剂领域得到了广泛的应用。研究表明,不同的形貌,粒径和团聚效应是影响金属钯性能的关键因素,球形钯纳米颗粒流动性好,松装密度高,立方体钯纳米颗粒催化活性较好。目前,研究者们对亚微米级球形钯颗粒的可控合成研究较多,球形度较高,
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近年来,铂族金属的制备及应用越来越受到人们的关注,传统的铂基金属由于其价格昂贵,稳定性差,易一氧化碳中毒等缺点,限制了铂基金属的发展。而金属钯本身具备的高催化活性,高稳定性,在催化剂领域得到了广泛的应用。研究表明,不同的形貌,粒径和团聚效应是影响金属钯性能的关键因素,球形钯纳米颗粒流动性好,松装密度高,立方体钯纳米颗粒催化活性较好。目前,研究者们对亚微米级球形钯颗粒的可控合成研究较多,球形度较高,但关于纳米级球形钯颗粒可控合成的研究却很少,主要原因是纳米级钯颗粒球形度不易控制,且团聚程度比亚微米颗粒更加严重。因此,传统化学还原法难以制备分散良好的球形及立方体纳米级钯颗粒。为了解决这一问题,本文创新性地分别使用聚丙烯酸钠为表面活性剂,丙三醇为溶剂和还原剂,制备纳米级球形和立方体钯颗粒,探究不同形貌钯颗粒的形成机理,并考察了其对甲酸电氧化的催化性能。本文的具体研究内容如下:(1)在水体系下,以氯钯酸为前驱体,抗坏血酸和聚丙烯酸钠分别作为还原剂和表面活性剂,得到多棱角球形、立方体纳米级钯颗粒。多棱角球形钯纳米颗粒形貌单一,球形度更好,分散均匀。立方体钯纳米颗粒形貌单一,粒径较小,但略有团聚。研究表明温度是影响纳米级钯颗粒形貌的关键因素,低温下粒径极小的立方体钯纳米颗粒自组装为球形颗粒,而在高温下球形钯纳米颗粒发生分离,且小尺寸的立方体钯纳米颗粒在高温的影响下发生了一定的生长。(2)在丙三醇体系下,以氯钯酸为前驱体,丙三醇为溶剂和还原剂,PVP和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,制备了球形和立方体纳米级钯颗粒。未加入表面活性剂时,钯颗粒呈不规则状,团聚严重。添加PVP后钯颗粒呈球形,球形度非常高,平均粒径为4.83nm且粒径分布均匀,分散效果较理想。添加CTAB后钯颗粒呈立方体状,平均粒径为25.53nm且粒径分布均匀,但CTAB并未起到很好的分散效果,有一定的团聚现象。(3)测试了制备的纳米级钯颗粒对甲酸电氧化的催化性能,电催化活性强弱顺序为多棱角球形>水溶液立方体>球形>丙三醇立方体>商业钯黑>不规则状,表明钯颗粒对甲酸电氧化的催化活性与其形貌和团聚效应密切相关。
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