cupt纳米多孔材料的制备及其对乙醇的催化氧化【字数：8264】
摘 要贵金属纳米离子近年来在直接醇类电池催化剂方面受到人们的广泛关注，因为它不仅拥有优异的电化学催化性能，并且价格低廉且比表面积高。然而，由于贵金属储量不足，且价格较为高昂，导致直接醇类电池的发展受到了一定的影响。因此，我们解决的问题是如何在保证催化剂的活性的同时降低催化剂的价格。本文通过电弧熔炼与去合金化法来制备纳米多孔铜的。后续测试的模板和还原剂选取最佳条件下制备的NPC。在与H2PtCl6溶液混合后，[PtCl6]]2-与铜原子产生置换反应，此时NPC表面会沉积Pt纳米粒子。之后分对制成的材料进行表征。结果表明，铂粒子分布均匀，粒径较小。从Pt-Cu/RGO纳米双金属催化剂对乙醇的催化氧化的结果来看，与Pt/RGO催化剂相比，Pt-Cu/RGO双金属催化剂具有更高的稳定性、抗CO毒性和电化学催化性。
目 录
1 绪论 1
1.1 燃料电池的概述 1
1.1.1 燃料电池的简介 1
1.1.2 燃料电池的发展 2
1.1.3 燃料电池的分类 2
1.2 直接醇类燃料电池 3
1.2.1 直接醇类燃料电池的优点 3
1.2.2 直接醇类燃料电池的工作原理 3
1.2.3 甲醇燃料电池的发展 4
1.2.4 乙醇燃料电池优势 4
1.3 贵金属纳米材料概述 5
1.3.1 贵金属纳米材料的简介9] 5
1.3.2 贵金属纳米材料的制备方法 5
1.4 石墨烯概述 5
1.5 论文设计的意义及研究内容 6
2 实验部分 7
2.1 实验药品和实验仪器 7
2.1.1 实验药品 7
2.1.2实验仪器 7
2.2 材料的表征 8
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱(EDS) 8
2.2.2 透射电子显微镜(TEM) 8
2.2.3 X射线粉末衍射仪(XRD) 9
2.2.4 X射线光电子能谱(XPS) 9
2.3 电化学测量技术 10
2.3.1 循 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
环伏安测试(CV) 10
2.3.2 线性伏安法(LSV) 10
2.3.3 计时电流法(IT) 10
3 实验结果与分析 11
3.1 实验过程 11
3.1.1 NPC模板的制备 11
3.1.2 Pt/Cu双金属催化剂的制备 11
3.1.2 修饰电极的制备 11
3.2 结果与讨论 12
3.2.1 NPC材料的表征结果 12
3.2.2 PtCu的表征结果 15
3.2.3 PtCu/RG催化剂电化学性能测试结果 15
4 结论 24
1 绪论
随着能源发展，人类社会开始向前大步迈步，人类的发展与能源的推进有密不可分的关系：能源的发展使得社会生产力提高，人类文明进程的发展速度因此得到提高。
如今，煤与石油是人类生产生活的主要能源来源。我国煤资源在能源结构中的比重很大，达到了70%以上，然而我国的石油储量仅占全球已探明储量的2%。另外，虽然我国社会与经济高速发展，但是这也带来了一系列弊端，如环境污染，能源短缺等问题，这些隐患制约了我国经济发展。所以，研发新型能源已经迫在眉睫,这也就导致可再生能源成为研究的热点，例如核能，风能，太阳能等，但是这些能源依旧有缺陷，例如风能就受地形和天气影响，太阳能成本高，效率也不是很高，所以燃料电池开始受到了人们的重视。现今，世界上已有多个国家投入大量人力物力来探索这一领域。
1.1 燃料电池的概述
1.1.1 燃料电池的简介
目前，人类尚处于化石燃料阶段，但是石油和煤炭有很大的缺陷，如不可再生，开采复杂，污染环境，严重短缺，所以燃料电池这种污染低，噪音低，不受制于卡诺循环的装置成为了“21世纪能源之星”。燃料电池是一种将化学能转化为电能的一种装置，在反应时，需要一直供应反应物，来产生电能。燃料电池不经过燃烧过程，所以它的转化率较高[1]。并且燃料电池反应只产生水和二氧化碳，所以它的污染非常低[2]。燃料电池现在可以有效解决先进的资源枯竭的问题。
1.1.2 燃料电池的发展
英国科学家Humphry Davy于1801年提出了燃料电池的原理1839年，但是当时设计的燃料电池非常难制造，至今也没能实现。1839年，William Grove通过氢氧反应产生电流，他发明了世界上第一块燃料电池。然而在此之后，燃料电池的发展停滞了一百多年，直到之后阿波罗登月计划启动，这一计划准备让燃料电池为其提供电能来保障通信以及生命保障，虽然它之后一直应用于航天领域并成功引起了人们的重视，但在此后很长一段时间它都没有在地面上得到使用，直到20世纪末它进入汽车领域。现今燃料电池甚至进入了移动电话等领域。
我国对于燃料电池的研究起于建国之后，到了20世纪70年代，燃料电池的研究迎来了首个高峰，我国也开始将燃料电池运用到航天方面。但是之后20年，燃料电池仍然停滞不前。直到国外的燃料电池技术有了突破，国内的燃料电池研究又迎来了新的一波热潮[3]。我国政府开始高度重视燃料电池技术的发展，燃料电池的技术被列入“九五”“十五”计划当中，目前我国的科研积累和人才储备不断增加，我国燃料电池的发展充满生机。
1.1.3 燃料电池的分类
燃料电池可以通过很多不同的参数分类。其中被国内外学者接受的是通过电解质类型进行分类。如表1.1所示。
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1.2 直接醇类燃料电池
1.2.1 直接醇类燃料电池的优点
虽然最理想的原料是氢气和甲烷，但是气体在运输，存储等方面还是较为繁琐的，甲醇、乙醇等液体醇类就没有这方面的问题，它们可以通过传统的运输方式来进行运输。直接醇类电池成本较低，它们的收集更加安全便捷，成本更低。并且它的发电站易于建设，设计和制造都非常方便。它的比能量高[4]。从理论上来说，锂电池的比能量只有它的十分之一甚至更少。虽然目前直接醇类电池的比能量只有理论的10%，但是仍然高于一般电池。
目 录
1 绪论 1
1.1 燃料电池的概述 1
1.1.1 燃料电池的简介 1
1.1.2 燃料电池的发展 2
1.1.3 燃料电池的分类 2
1.2 直接醇类燃料电池 3
1.2.1 直接醇类燃料电池的优点 3
1.2.2 直接醇类燃料电池的工作原理 3
1.2.3 甲醇燃料电池的发展 4
1.2.4 乙醇燃料电池优势 4
1.3 贵金属纳米材料概述 5
1.3.1 贵金属纳米材料的简介9] 5
1.3.2 贵金属纳米材料的制备方法 5
1.4 石墨烯概述 5
1.5 论文设计的意义及研究内容 6
2 实验部分 7
2.1 实验药品和实验仪器 7
2.1.1 实验药品 7
2.1.2实验仪器 7
2.2 材料的表征 8
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱(EDS) 8
2.2.2 透射电子显微镜(TEM) 8
2.2.3 X射线粉末衍射仪(XRD) 9
2.2.4 X射线光电子能谱(XPS) 9
2.3 电化学测量技术 10
2.3.1 循 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
环伏安测试(CV) 10
2.3.2 线性伏安法(LSV) 10
2.3.3 计时电流法(IT) 10
3 实验结果与分析 11
3.1 实验过程 11
3.1.1 NPC模板的制备 11
3.1.2 Pt/Cu双金属催化剂的制备 11
3.1.2 修饰电极的制备 11
3.2 结果与讨论 12
3.2.1 NPC材料的表征结果 12
3.2.2 PtCu的表征结果 15
3.2.3 PtCu/RG催化剂电化学性能测试结果 15
4 结论 24
1 绪论
随着能源发展，人类社会开始向前大步迈步，人类的发展与能源的推进有密不可分的关系：能源的发展使得社会生产力提高，人类文明进程的发展速度因此得到提高。
如今，煤与石油是人类生产生活的主要能源来源。我国煤资源在能源结构中的比重很大，达到了70%以上，然而我国的石油储量仅占全球已探明储量的2%。另外，虽然我国社会与经济高速发展，但是这也带来了一系列弊端，如环境污染，能源短缺等问题，这些隐患制约了我国经济发展。所以，研发新型能源已经迫在眉睫,这也就导致可再生能源成为研究的热点，例如核能，风能，太阳能等，但是这些能源依旧有缺陷，例如风能就受地形和天气影响，太阳能成本高，效率也不是很高，所以燃料电池开始受到了人们的重视。现今，世界上已有多个国家投入大量人力物力来探索这一领域。
1.1 燃料电池的概述
1.1.1 燃料电池的简介
目前，人类尚处于化石燃料阶段，但是石油和煤炭有很大的缺陷，如不可再生，开采复杂，污染环境，严重短缺，所以燃料电池这种污染低，噪音低，不受制于卡诺循环的装置成为了“21世纪能源之星”。燃料电池是一种将化学能转化为电能的一种装置，在反应时，需要一直供应反应物，来产生电能。燃料电池不经过燃烧过程，所以它的转化率较高[1]。并且燃料电池反应只产生水和二氧化碳，所以它的污染非常低[2]。燃料电池现在可以有效解决先进的资源枯竭的问题。
1.1.2 燃料电池的发展
英国科学家Humphry Davy于1801年提出了燃料电池的原理1839年，但是当时设计的燃料电池非常难制造，至今也没能实现。1839年，William Grove通过氢氧反应产生电流，他发明了世界上第一块燃料电池。然而在此之后，燃料电池的发展停滞了一百多年，直到之后阿波罗登月计划启动，这一计划准备让燃料电池为其提供电能来保障通信以及生命保障，虽然它之后一直应用于航天领域并成功引起了人们的重视，但在此后很长一段时间它都没有在地面上得到使用，直到20世纪末它进入汽车领域。现今燃料电池甚至进入了移动电话等领域。
我国对于燃料电池的研究起于建国之后，到了20世纪70年代，燃料电池的研究迎来了首个高峰，我国也开始将燃料电池运用到航天方面。但是之后20年，燃料电池仍然停滞不前。直到国外的燃料电池技术有了突破，国内的燃料电池研究又迎来了新的一波热潮[3]。我国政府开始高度重视燃料电池技术的发展，燃料电池的技术被列入“九五”“十五”计划当中，目前我国的科研积累和人才储备不断增加，我国燃料电池的发展充满生机。
1.1.3 燃料电池的分类
燃料电池可以通过很多不同的参数分类。其中被国内外学者接受的是通过电解质类型进行分类。如表1.1所示。
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1.2 直接醇类燃料电池
1.2.1 直接醇类燃料电池的优点
虽然最理想的原料是氢气和甲烷，但是气体在运输，存储等方面还是较为繁琐的，甲醇、乙醇等液体醇类就没有这方面的问题，它们可以通过传统的运输方式来进行运输。直接醇类电池成本较低，它们的收集更加安全便捷，成本更低。并且它的发电站易于建设，设计和制造都非常方便。它的比能量高[4]。从理论上来说，锂电池的比能量只有它的十分之一甚至更少。虽然目前直接醇类电池的比能量只有理论的10%，但是仍然高于一般电池。
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