Синтез и свойства электрокатализаторов Pt/Mo2/YHT, M=Ti,V,Sn,Ce

• Автор: Иваньшина, Ольга Юрьевна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Содержание
Введение

Г лава 1. Обзор литературы

1.1. Водородно-воздушные и метанольные топливные элементы

1.1.1. Принцип работы ТПТЭ

1.1.2. Процессы деградации и требования к катализаторам

1.2. Разработка катализаторов для водородно-воздушных и метанольных топливных элементов, устойчивых к деградации

1.2.1. Носители для платиновых катализаторов

1.2.2. Биметаллические катализаторы

1.2.3. Модификация оксидами металлов. Выбор оксидов

1.3. Синтез катализаторов

1.3.1. Создание композита
1.3.2. Методы получения нанокристаллических оксидов "ПСБ, Бп02, Се02 и У02
1.3.3. Методы получения композитов МОх/С
1.3.4. Методы нанесения платины
Глава 2. Синтез нанокомпозитов Р1/М02/УНТ
2.1. Введение
2.2. Подготовка углеродного носителя
2.3. Разработка методик синтеза композитов М02/УНТ, М = Бп, Тц Се, V
2.3.1. Синтез и исследование композитов Бп02/УНТ
2.3.2. Синтез и исследование композитов ТЮ2/УНТ
2.3.3. Синтез и исследование Се02/УНТ
2.3.4. Синтез композита У02/УНТ
2.4. Оптимизация условий синтеза композитов РГУНТ
2.5. Приготовление нанокомпозитов РСМСЬ/УНТ. М = Бп, П, Се, V
Глава 3. Диагностика нанокомпозитов Р1/М02/УНТ
3.1. Введение
3.2. Методики исследований
3.3. Применение рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии для исследования нанокомпозитов Р1/М02/УНТ
3.4. Сопоставление различных методов определения состава нано композитов РОМСЪ/УНТ
3.5. Исследование однородности образцов
3.6. Исследование структуры композитов
3.7. Схема экспресс диагностики нанокомпозитов РСМОг/УНТ
Глава 4. Исследование каталитических свойств нанокомпозитов
4.1. Методы исследования каталитических свойств материалов

4.1.1. Методики электрохимических исследований
4.1.2. Методы исследования окисления СО в газовой фазе
4.1.3. Методики определения электрохимически активной поверхности платины
4.2. Исследование электрокаталитических свойств нанокомпозитов Pt/УНТ в отношении реакций восстановления кислорода и окисления водорода
4.3. Адсорбция и конверсия СО на поверхности композитов Pt/M02/YHT в газовой фазе
4.3.1. In situ ИК-спектроскопия адсорбированного СО
4.3.2. Каталитическое окисление СО
4.4. Электрохимическая характеристика материалов Pt/M02/YHT
4.5. Исследование влияния М02 (М = Sn, Ti, Се, V) на свойства Pt-катализаторов
4.5.1. Электрокаталитическое окисление СО
4.5.2. Электрокаталитическое окисление метанола
4.5.2.1. Исследования методом циклической вольтамперометрии
4.5.2.2. Стационарные измерения
Выводы
Литература
Приложения

Список сокращений
БЭТ - модель Брунауэра-Эммета-Теллера
ТЭ - топливный элемент
ВВТЭ — водородно-воздушный ТЭ
ИСП-МС - масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой
ИСП-ОЭС - оптическая эмиссионная спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой
МУНТ - многостенные углеродные нанотрубки
ОКР - область когерентного рассеяния
ОУНТ — одностенные углеродные нанотрубки
ПАВ — поверхностно-активное вещество
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
ПЭМ ВР - просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
РФЭС — рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
РФА — рентгенофазовый анализ
РФлА - рентгеновский флуоресцентный анализ
РЭМ - растровая электронная микроскопия
СХПЭЭ - спектроскопия характеристических потерь энергии электронов ТГА - термогравиметрический анализ.
ТПТЭ - твёрдополимерный топливный элемент УЗ - ультразвук (ультразвуковая)
УНТ - углеродные нанотрубки
ЦВ А - циклическая вольтамперометрия
ЭДРС - энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (вариант ЛРСА)

О 20 40 60 80
Диаметр УНТ, нм
Рис. 11. Микрофотографии УНТ, полученные методом РЭМ (а) и ПЭМВР (б); гистограмма распределения нанотрубок по диаметрам (в).
Подготовка нанотрубок заключалась в прокаливании их при 350°С в течение 2 ч для удаления аморфного углерода и последующей обработке концентрированной НС1 для удаления Ni.
В литературе широко распространено мнение о необходимости окислительной функционализации УНТ, используемых в качестве носителей для платины [105-107, 109, 111]. Чтобы далее сравнить свойства катализаторов Pt/УНТ на основе окисленных и неокисленных нанотрубок, часть из них окисляли кипячением в 6 М HNO3 в течение 6 ч. Предварительно смесь подвергалась воздействию ультразвука (УЗ2) в течение 30 мин. Окисленные УНТ промывали дистиллированной водой до нейтрального значения pH и сушили на воздухе при 80°С в течение 1 ч.
Подготовленные для дальнейшего синтеза нанокомпозита трубки исследовались методами ТГА (наличие аморфного углерода), РФ А, КР (дефектность), ИК (результаты окисления), РФЭС (состояние поверхности).
2 Использовалась ультразвуковая ванна ЕІпіазопіс, (рабочая частота: 37кГц; эффективная/пиковая мощность ультразвуковых колебаний: 35/280 Вт).