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纳米科学和技术迅猛发展,为纳米材料的应用带来了广阔的应用前景。而在纳米材料的研究中,碳纳米管作为纳米材料的重要一员,因其独特的物理、化学和力学等性质,引起了科学家们的极大兴趣。将碳纳米管与其他材料有机的结合,应用于分子器件和其他功能材料中,是目前研究的重点。本文提出了以碳纳米管为载体,系统研究了碳纳米管负载贵金属纳米粒子的制备方法及其对甲醇等燃料分子的电催化氧化性能。主要内容如下:
1.碳纳米管负载金属铂纳米材料的研制与在电催化中的应用提出了高温裂解法制备碳纳米管负载金属铂纳米粒子的新方法。利用红外光谱技术考察了碳纳米管壁的官能团衍生化以及这些官能团与铂颗粒沉积间的关系,考察了铂纳米颗粒在碳纳米管上的沉积机理。利用透射电镜(TEM)、X-射线粉术衍射(XRD)以及光电子能谱(XPS)技术对碳纳米管壁上负载铂纳米颗粒的形貌、结构与性能进行了表征。结果表明,大约为5nm的铂纳米颗粒以金属Pt(0)的形式均匀的分散在碳纳米管表面,主要晶面定向为(111)面。同时,探索了碳纳米管负载铂纳米颗粒复合材料电极对甲醇的电催化氧化的影响。
2.碳纳米管负载不同原子比的PtRu合金纳米粒子复合材料的制备及其对甲醇电催化的影响提出了用高温裂解的方法在多壁碳纳米管上沉积不同原子比的PtRu(80%Pt+19.9%Ru;67.9%Pt+32.06%)和(36.54%Pt+63.46%Ru)合金纳米材料的新方法,同时考察了这些复合材料对甲醇的电催化氧化的影响。同时,采用TEM、FTIR、EDAX和XRD等表面分析技术对三种不同原子比的PtRu合金材料进行了表征。我们的研究成果为低温甲醇直接氧化燃料电池催化剂的制备与选择提供了一种新方法。