"Pt-Cu/C электрокатализаторы с различным характером распределения металлов в наночастицах

• Автор: Ластовина, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Цель исследования
Задачи исследования
Научная новина работы
Практическая значимость
Личный вклад соискателя
Апробация работы
Публикации
Структура и объем работы
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Виды и принцип работы топливных элементов
1.2. Катодные катализаторы для водородно-кислородного ТЭ
1.2.1. Легирование платины различными (1-металлами
1.2.2. Катализаторы, содержащие частицы с архитектурой «оболочка-ядро»
1.2.2.1. «Первичные» структуры оболочка-ядро
1.2.2.2. «Вторичные» структуры оболочка-ядро
1.2.2.3. Идентификация структур оболочка-ядро
1.3. Методы синтеза наноструктурных электрокаталтаторов
1.4. Стабильность катодных катализаторов и методы их
постобработки
Выводы по главе
Глава 2. Материалы и методы экспериментальных исследований
2.1. Материалы
2.2. Методика синтеза катализаторов
2.2.1. Синтез РсСи катализаторов с равномерным распределением металлов в наночастицах, осажденных па углеродный носитель

2.2.2. Синтез Pt-Cu катализаторов с неравномерным распределением металлов в наночастицах, осажденных на углеродный носитель
2.3. Методики постобработки катализаторов
2.4. Физико-химические методы исследования
2.4.1. Порошковая рентгенография
2.4.1. 1. Регистрация порошковых рентгенограмм на дифрактометре ARL X'TRA (Thermo Scientific, Switzeland)
2.4.1.2. Регистрация порошковых рентгенограмм па дифрактометре Rigaku Ultima IV
2.4.2. Методика термогравиметрического анализа
2.4.3. Методика определения химического состава полученных катализаторе
2.4.4. Методика проведения электронно-микроскопических исследований
2.5. Электрохимические методы исследования
2.5.1. Определение электрохимически активной площади поверхности катализаторов методами волыпамперометрии
2.5.2. Оценка каталитической активности в реакции электровосстановления кислородом на вращающемся дисковом электроде
2.5.3. Оценка стабильности катализаторов
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Катализаторы, содержащие наночастицы на основе твердых растворов Pt-Cu
3.1.1. Синтез и характеризация Р1хСи/С материалов (х=0,5,1, 2).
3.1.2. Площадь электрохимически активной поверхности и
каталитическая активность Р^Са/С (х=0,5, 1, 2) материалов в реакции электровосстановления кислорода
3.1.3. Влияние состава водно-органического растворителя па
микроструктурные характеристики РРСи/С электрокаталтаторов..
3.2. Катализаторы с неоднородным распределением металлов в наночастицах
3.2.1.Получение Си/С
3.2.2. Получение катализаторов на основе наночастиц со структурой оболочка-ядро
3.2.3. Площадь электрохимически активной поверхности Сих@РСС (х=1, 2, 3, 4) материалов и их каталитическая активность в реакции
электровосстановления кислорода
3.2.4. Коррозионно-морфологическая стабильность Сих@Р1 /С
материалов
3.2.4.1. Влияние постобработки на состав, микроструктуру и электрохимически активную площадь поверхности Сих@Р(/С катализаторов
3.2.4.2. Обработка Сих@Р(/С материалов с различным соотношением Си:Р1 в 9 М

Основные результаты и выводы
Литература

Co surface segregation
Leaching of Ostwald ripening
Co Production of Coy+Pt*4 ions
Co Pt
Fresh Pt3Co/C Conditioning Long-term PEMFC testing
(=0 h f = 17 h t= 1124 h
Puc. 1.10. Механизм структурных изменений Pt}Co/C в процессе функционирования в ТЭПЭМ [83].
Варьировать толщину формируемой оболочки можно подбирая состав исходных частиц. Так в процессе функционирования PtNi3/C материалов формируется платиновая оболочка толщиной ~1 нм, а для PtNi/C - 0,5 нм [84].
Среди многообразия катодных катализаторов со структурой оболочка-ядро можно выделить несколько типов:
- «первичные» структуры, полученные послойным формированием, -«вторичные структуры», получаемые на основе твердых растворов за счет удаления легирующего компонента с поверхности наночастиц.
1.2.2.1. «Первичные» структуры оболочка-ядро
Послойное формирование можно осуществить за счет последовательного восстановления металлов или контактным замещением [85,86]. В последнем случае более вероятно смешение слоев с образованием «псевдоструктур оболочка-ядро». Пример - получение PdCu@Pt/C