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贵金属钯(Pd)与铂(Pt)在周期表中位于同族,具有非常相似的物理化学性质,更重要的是,Pd在地球上的含量是Pt的50多倍,价格相对低廉,因此,越来越多的人们开始研究Pd纳米材料催化剂,并广泛应用于各种领域中。合成方法对催化剂的组成、形貌、粒径尺寸和分布等方面都有很大影响,从而直接影响催化剂的催化活性和稳定性。研究表明,在贵金属中掺杂一种或两种其他金属的纳米材料由于具有电子效应、协同效应等而显示出更优异的催化性能。目前,普遍使用的液相化学还原法难以克服贵金属与3d过渡金属前驱体之间还原电势的巨大差异,因而将两者还原时,不容易获得具有单一均相结构的贵金属-3d过渡金属合金。而氰胶作为贵金属纳米材料合成反应的前驱体,把两个不同的原子放到同一个分子中,形成多核金属配合物,能够将其同时还原,得到理想的原子排列结构。本论文采用氰胶法调控合成了不同形貌和组分的Pd基纳米材料,并研究其对甲酸氧化反应(FAOR)、甲醇氧化反应(MOR)和氧还原反应(ORR)的电催化性能以及催化加氢还原罗丹明B(RhB)的性能。具体研究内容如下:1.利用氰胶能向类普鲁士物转化的特性,以K2PdCl4溶液和K2Ni(CN)4溶液水热生成的Hofimnn型配位聚合物Pd(H2O)2[Ni(CN)4].xH2O为模板,经过热分解和电化学还原以及选择性溶解Ni物种,最终转化成多孔Pd纳米片。研究表明,合成的产物经过氧化和电化学还原后,依然很好地保持了整个二维多孔片状结构,由4-7 nm大小的网络状纳米带组成。电化学结果显示,多孔Pd纳米片催化甲酸和甲醇氧化反应的质量活性分别是商业化Pd黑的3.33倍和2.71倍,且经过1000圈加速耐久力测试,氧还原反应的半波电位只负移了 6 mV,而商业化Pd黑负移了 18 mV,说明所制备的多孔Pd纳米片对氧还原反应、甲醇氧化反应和甲酸氧化反应都表现出优异的电催化性能。2.利用氰胶自身的三维骨架属性,以K2PdC14溶液和K2Ni(CN)4溶液反应形成的K2PdCl4/K2Ni(CN)4氰胶为前驱体,用新制的NaBH4溶液在常温下还原得到了三维PdNi纳米珊瑚。研究表明,合成的PdNi纳米珊瑚具有独特的三维多孔网络状结构,且Ni与Pd形成合金,改变了 Pd的电子结构。电化学结果显示,碱性氧还原反应中,PdNi纳米珊瑚在0.85 V时的质量活性分别是商业化Pd黑和Pd纳米粒子的1.58倍和1.75倍,而且经过循环扫描5000圈后,质量活性仍然能有初始值的96.9%,说明PdNi纳米珊瑚对ORR反应具有优异的电化学活性和稳定性。3.利用氰胶高度有序的特性,以K2PdCl4溶液、K2Fe(CN)6溶液和活性炭混合形成的碳载氰胶C@K2PdCl4/K4Fe(CN)6为前驱体,经过向碳载亚铁氰化钮(C@PdHCF)的转化和热分解,最终得到有序的Pd3Fe/C金属间化合物。研究表明,所制备的Pda3Fe纳米粒子是有序晶相结构,粒子大小约为11nm,在碳载体上分布均匀。电化学结果显示,有序的Pd3Fe/C金属间化合物对甲酸氧化反应的电化学质量活性是无序的Pd3Fe/C合金的1.41倍,是商业化Pd/C的1.91倍,而且在硫酸溶液中浸泡72 h后,有序的Pd3Fe/C催化剂中Fe含量衰减得最少,说明有序的Pd3Fe/C金属间化合物对甲酸氧化反应具有优异的电催化活性和耐久性。4.同时利用氰胶的三维骨架属性和向类普鲁士物转化的特性,以K2PdCl4溶液、K3Co(CN)6溶液和聚乙二醇(PEG)混合形成的复合氰胶K2PdCl4/K3Co(CN)6-PEG为反应前驱体,在一定温度下合成了三维PdCo/PdHCC纳米花。研究表明,所制备的PdCo/PdHCC是直径为320±20nm的纳米花状结构,由大量二维超薄纳米片组成,纳米片表面均匀分散着超细的PdCo合金纳米粒子。紫外-可见光谱结果显示,所合成的PdCo/PdHCC纳米花对NaBH4还原RhB具有优异的催化活性和耐久性,在13 min内就完成了催化反应,且经过5次循环测试后,催化效果依然很好。