磁控溅射制备Pt-Cu双金属催化剂的性能研究

通过磁控溅射技术将Pt和Cu的纳米粒子共沉积于AlOx载体上,制备得到Pt-Cu双金属催化剂。催化剂的Pt/Cu原子比可以通过改变Pt的溅射功率轻松调控。通过扫描电镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱对催化剂薄膜的组分、表面形貌和结合能进行表征。结果表明,非贵金属Cu替代Pt/AlOx中部分贵金属Pt可提高其催化活性并降低贵金属Pt的用量。当Pt/Cu原子比为3时,Pt-Cu双金属催化剂在100℃对甲醇燃烧的催化转化率达到95%,与相同条件下转化率为92%的Pt/AlOx催化剂相比,节省了约40%的贵金属Pt用量。催化活性的提升可以归结于Cu的掺杂降低了Pt~04f的结合能。     

采用配体交换法制备贵金属纳米粒子修饰电极的研究

选择8个碳链长度的烷基双硫醇分子在电极表面自组装构筑Au-SHSAM模板,然后将由弱保护剂四辛基溴化铵(TOAB)稳定的小尺寸Au、Ag、Pd和Pt纳米粒子通过纳米粒子与电极上巯基之间的强相互作用(M-S)将其表面的弱保护剂TOAB替换的方式,成功实现了贵金属纳米粒子在巯基模板电极表面的自组装,利用循环伏安法(CV)和扫描隧道显微镜(STM)对纳米粒子修饰电极在H2SO4溶液中的电化学行为以及纳米粒子在电极表面的形貌进行了表征,发现可以通过调节浸泡时间控制纳米粒子在电极表面的覆盖度。该方法新颖、简单而且具有一定的普适性。     

电催化氧化甲醇反应低成本高活性的Pd核@Pt壳纳米粒子的光化学合成与表征研究(英文)

研究了PEG-丙酮体系中光化学合成Pd纳米粒子并在同一体系内在获得的Pd纳米粒子表面光化学还原Pt(IV)离子获得Pd核@Pt壳纳米粒子。通过改变Pd晶种对Pt(IV)的比例,能够有效调节复合粒子的Pt壳厚度。经HR-TEM和XPS分析,结果表明,获得的纳米粒子的平均粒径为5.3~7.1 nm,具有核-壳复合结构。电化学分析表明Pd:Pt摩尔比1:1、4:1的Pt核@Pt壳纳米粒子具有与Pt相似的催化活性和稳定性,且成本更低,可能被用作直接甲醇燃料电池阳极催化材料。     

热处理温度对TiO2结构和光学性能的影响

为探索热处理温度对纳米TiO2性能的影响,研究了不同温度下处理的纳米TiO2的光学性能和微观结构,并进行了纳米TiO2光催化性能的实验.实验表明,所用的纳米TiO2溶胶可以在紫外光照射下分解甲基紫;由于粒子纳米化导致晶格畸变,纳米TiO2粒子的结晶峰出现宽化现象;热处理温度决定纳米TiO2的结晶程度和晶体类型,同时还影响粒子的粒径和分散热处理温度越高,粒子颗粒越大,同时团聚增加;粒子纳米化导致量子尺寸效应的出现,纳米TiO2薄膜对紫外线的吸收具有"蓝移"效应;随着热处理温度的升高,"蓝移"效应减弱,TiO2薄膜的紫外吸收边出现了"温升红移"现象.     

FeO薄膜担载的Pt纳米粒子

研究了FeO/Pt(111)体系中FeO薄膜及其担载的Pt纳米粒子的制备和热稳定性。在Pt(111)表面制备出完整的单层FeO薄膜,并作为载体制备2~3 nm粒径均一且分散均匀的纳米Pt粒子,形成 Pt/FeO/Pt(111)模型催化剂。氧气气氛(1.1×10-6 mbar)以及不同温度的退火处理并不能有效地促进Pt粒子在FeO薄膜表面的分散,也不利于形成全同有恅的Pt纳米粒子阵列。单层FeO表面担载的Pt纳米粒子已能够符合相关模型催化剂研究工作的总要,将成为下一步的工作基础。     

纳米SiO2粒子/镍基复合镀层腐蚀行为

将纳米SiO2粒子通过超声分散引入到化学镀Ni-P合金镀液中,在碳钢基体表面共沉积得到纳米SiO2粒子/镍基复合镀层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对Ni-P镀层和纳米SiO2粒子/镍基镀层的微观结构形貌进行了分析;采用失重法和电化学方法研究了纳米SiO2粒子/镍基复合镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,纳米SiO2粒子/镍基复合镀层仍是非晶态,纳米SiO2粒子的加入提高了镀层的致密性,提高了镀层的耐腐蚀性能。     

有机两相法制备巯基羧酸修饰的小尺寸贵金属纳米粒子

以生物相容性较好的巯基羧酸分子为保护剂、NaBH4为还原剂,采用有机两相法制备金属纳米粒子,实现了对纳米粒子的表面功能化。该方法制备的纳米材料粒径小(5 nm),单分散性好。讨论了巯基羧酸与金属前驱体之间的投料比、还原剂NaBH4的量以及巯基羧酸分子链长等因素对纳米粒子形貌的影响。除Au外,该方法还适用巯基羧酸对Ag、Pt和Pd等多种纳米粒子的表面修饰。     

贵金属纳米粒子/碳纳米管复合材料的研究进展

贵金属纳米粒子/碳纳米管复合材料具有优异的电、磁、光及催化性能,在多相催化、燃料电池、化学/生物传感器、抗菌材料和复合材料等领域有潜在的应用。综述了贵金属纳米粒子/碳纳米管的性能特点和国内外的研究现状,并深入分析了化学镀、电化学沉积和物理技术等在制备贵金属纳米粒子包覆碳纳米管中的应用。表面包覆了高分散纳米贵金属粒子的碳纳米管有望应用在能源、环境和生物化学领域。     

富氧条件下烃类选择性催化还原NO用纳米贵金属催化剂的研究进展

纳米贵金属系列催化剂以其特有的性能得到广泛研究.本文对纳米贵金属催化剂（Pt、Pd、Rh、Ag、Ir、Au）在富氧条件下进行烃类选择性催化还原NO的性能、特点以及存在的问题进行了分析,介绍了复合贵金属催化剂体系及其反应机理,提出了对进一步改善纳米贵金属催化剂性能的途径.     

强磁场辅助合成FePtCu纳米粒子及其有序结构调控

强磁场能够将高的磁化能量无接触地传递到材料的原子尺度,改变材料的热力学状态,影响原子和分子的排列、匹配、迁移等行为,因此本研究将强磁场引入到湿化学法中,合成高有序度的FePtCu纳米粒子。研究表明：磁场下制备的FePtCu纳米粒子呈球形,形貌、尺寸均一,分散度较好。随着磁场强度增加,FePtCu纳米粒子的尺寸增加,有序度(s)和矫顽力逐渐提高。在6 T强磁场下,获得了尺寸约为11 nm,s为0.8985的L10-FePtCu纳米粒子。强磁场对粒子的磁化作用造成晶格应变,导致空位或缺陷形成,从而有效加速Fe和Pt原子的有序扩散,促进了FePt纳米粒子的无序-有序转化。强磁场辅助可实现对有序结构的调控,该方法为直接制备L10结构纳米材料提供了一种新思路。关键词：强磁场;湿化学法;FePtCu;纳米粒子;有序结构     

Pt纳米粒子结构特性和相变规律的分子动力学研究

铂（Pt）具有优良的催化活性,在能源和储能等领域都有广泛应用。研究表明,Pt的催化能力取决于表面活性位点的数量和种类,但其表面活性的调控机制尚不完全清楚。本研究利用分子动力学方法,基于LAMMPS软件,研究了Pt纳米粒子的结构特性和相变规律。结果表明,Pt纳米粒子无序原子占比随粒子半径的增大而减小,Pt纳米粒子的整体熔化温度随着粒子半径的减小而减小。此外,Pt纳米粒子根据配位数可以更深入地划分为核心和壳体2个部分,核心的配位数与块体材料相同为12,壳体的厚度为0.27nm(约为2层原子的厚度),且其配位数随核心距离的增大而减小。这一独特的核壳结构中壳体原子的势能比核心原子低。研究发现,当温度为1300 K时,粒子半径为3 nm Pt壳层原子熔化,而核内原子未熔化。因此,通过相变规律可以调控Pt催化剂的结构特性,为表面活性的调控提供理论依据。     

贵金属核壳纳米粒子最新研究进展

贵金属核壳纳米粒子具有独特的光、电和催化性质,使其在材料科学、生物物理、分子电子学以及基于表面增强效应的荧光工程学领域具有极其广泛的应用前景.本文综述了贵金属核壳纳米粒子的制备方法及应用,并对贵金属核壳材料的发展进行了展望.     

SiO2纳米粒子对高速电喷镀镍基PTFE复合镀层的影响

利用自制高速电喷镀装置制备镍基纳米PTFE和SiO2粒子复合镀层;研究了复合镀层表面形貌、微观组织、结合强度、耐蚀性等受SiO2纳米粒子影响的规律。结果表明:加入纳米SiO2粒子,减缓了沉积速率,有较强的细化晶粒作用。加入1.0～1.5g/L纳米SiO2粒子时镀层截面的硬度升高,加入2.0～2.5g/L纳米SiO2粒子时镀层的结合强度较高;但降低镀层的耐蚀性。     

在柠檬酸盐溶液体系中金核@铂壳纳米粒子的光化学合成

在含有不同Au:Pt摩尔比的双金属离子和单一Pt(Ⅳ)离子的柠檬酸盐溶液体系中,分别利用光化学共还原和Au晶种生长法合成了Au核@Pt壳纳米粒子。借助于透射电子显微镜的表征,研究了在2种制备方法中复合纳米粒子的尺寸变化规律;利用X射线光电子能谱(XPS)分析了复合纳米粒子的表面化学态和它们的结构,证实形成的Au@Pt纳米粒子为核-壳结构。     

复合γ-Fe2O3/M（M=Pt/Pd）纳米磁敏催化剂超声制备与表征

采用焙烧法制备γ-Fe2O3之后,再利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其表面进行功能化修饰,在其溶液体系中加入氯铂酸/氯化钯溶液,使游离的四价铂粒子/二价的钯离子吸附在磁性纳米粒子表面,与氨基化基团形成配位化合物,在超声化学作用下,利用水合肼将铂离子和钯离子还原为单质,制成γ-Fe2O3/M(M=Pt/Pd)复合磁敏催化剂纳米粒子。并采用Bruker Advanced-D8粉末衍射仪,带有选区电子衍射(SAED)的透射电子显微镜(TEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和带有超导量子干涉装置(SQUID)功能的磁性测量系统(MPMS)等对γ-Fe2O3粒子和γ-Fe2O3/M复合粒子磁性进行表征。结果表明:采用焙烧法制备的γ-Fe2O3磁性纳米粒子粒径在20 nm左右,制备的γ-Fe2O3/Pt和γ-Fe2O3/Pd复合粒子粒径分别在68和36 nm左右,室温下的磁化强度分别为29.4和31.2(A·m2)/kg,磁响应性能优越,可用于磁敏催化剂反应体系。这为贵金属Pt、Pd催化剂的回收与磁敏催化剂应用提供了新的思路。     

不同形貌Pt纳米颗粒有序阵列的可控制备及其光学特性*

基于目前湿化学法制备Pt纳米颗粒存在颗粒形貌难以自由调控、含有表面活性剂及易于团聚等问题,发展了以单层胶体晶体为模板,采用磁控溅射技术沉积一层Pt膜,通过改变退火温度可控制备具有不同形貌Pt纳米颗粒阵列的方法。当退火温度为300,500,700和900℃时,分别获得了"帽状"、"杯状"、"米粒状"和"球形"的Pt纳米颗粒阵列。此法操作简单、无污染,为各向异性纳米颗粒阵列的制备提供了一种新的思路。首先研究了不同形貌Pt纳米颗粒阵列的消光光谱。结果表明,样品的局域表面等离子体共振峰随着纳米颗粒形貌的变化发生相应的偏移。"帽状","杯状"和"米粒状" Pt纳米颗粒的横向局域表面等离子体共振峰从487 nm蓝移至453 nm,而纵向局域表面等离子体共振峰从1201 nm蓝移至898 nm。实现了横向和纵向局域表面等离子体共振峰分别在可见光和近红外较宽波段内移动。球形纳米颗粒由于结构上的高度对称性,表现为单一的LSPR峰(约386 nm)和由有序结构产生的阵列衍射峰(约635 nm)。进一步研究了球形Pt纳米颗粒的尺寸对其消光光谱的影响,结果表明,随着Pt球形颗粒直径的增大,LSPR峰和衍射峰位逐渐红移后基本稳定。     

载体中ZrO_2/Al_2O_3比对Pt/ZrO_2-Al_2O_3催化剂性能的影响（英文）

相比汽油车而言,柴油车具有高效、低油耗的优势已得到广泛应用。本实验以ZrO_2作为改性剂,探究了ZrO_2与Al_2O_3的质量比对催化剂的影响。结果表明:随着ZrO_2的加入,Pt粒子先减小后增大;Pt粒子与载体的交互作用先增大后减小。活性实验数据的分析表明,ZrO2的最佳添加质量分数为40%,CO和C_3H_6完全氧化温度分别降低20和25℃。贵金属在催化剂的分散度以及贵金属与载体的相互作用随着ZrO_2与Al_2O_3质量比的变化而变化。Pt粒子越小,其与载体的交互作用越强,这表明催化剂性能越强。     

贵金属配比对催化剂活性的影响

以新开发的稀土基复合材料为负载涂层,不同比例的Pt、Pd、Rh为活性组分,平行制成贵金属总合量为0.5wt%的系列催化剂.并通过发动机台架测试系统研究了贵金属负载比例,尤其是Pt、Pd比例对催化剂活性的影响.结果表明:在Pt、Pd、Rh系列催化剂中,Pd比例的增加有利于提高催化剂的活性,但Pt、Pd比例相同时出现作用下降现象;相同比例的Pd/Rh催化剂明显优于Pt/Rh催化剂,且前者在系列催化剂中活性最高.作者建议,在研究贵金属比例变化对催化剂活性影响的同时,需充分考虑到不同贵金属组分间作用的相互促进和可能会出现的作用降低现象,从而以最佳的配比发挥最大的协同促进作用.     

Au-Pt双金属纳米粒子的制备及其电催化性质

在PEG10000/Vc/HAuCl4体系中,用Vc还原HAuCl4制备金纳米粒子,以所制备的金纳米粒子为晶种,通过控制HAuCl4与H2PtCl6的质量比,制备不同Pt/Au比的双金属纳米粒子,并进一步研究其对H2O2电化学氧化的催化作用。紫外-可见光谱(Uv-vis)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线粉末衍射(XRD)等实验结果表明：Au-Pt双金属纳米粒子为面心立方结构的合金。用循环伏安法对Au-Pt双金属纳米粒子修饰的玻碳电极的电化学性能进行测试,结果表明：Au-Pt双金属纳米粒子对H2O2电化学氧化有一定的催化作用。催化效率随Au-Pt双金属粒子中Pt含量的增加而增加。     

低模量Ti6Al4V表面Ti(Al/Pt)N薄膜强化改性

为解决硬质薄膜因与软基体硬度和模量差较大导致的薄膜失效问题,提高硬质薄膜在Ti6Al4V(TC4)钛合金基体上的适应性,使用掺杂氮化钛（TiN）陶瓷薄膜对低模量Ti6Al4V合金表面强化。采用热丝增强等离子体磁控溅射技术在Ti6Al4V合金表面制备Ti(Al/Pt)N薄膜：包括本征TiN、Al&Pt掺杂TiAlN和TiAl(Pt)N薄膜。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、纳米压痕仪、洛氏硬度计和摩擦磨损测试仪分别表征三种薄膜组织形貌、能谱分析、相结构和内应力、纳米硬度和模量及耐磨性。结果表明：Al元素掺杂使TiN薄膜柱状晶细化,截面形貌柱状晶更致密;同时微量Pt掺杂后,截面断口呈韧性撕裂。本征TiN和TiAlN薄膜衍射峰图谱呈现TiN(111)取向,TiAl(Pt)N薄膜的衍射峰呈TiN(200)主峰位。Al元素掺杂使TiN薄膜晶格畸变增多,内应力从-13 MPa增大到-115 MPa,导致膜-基结合力恶化,洛氏压痕和摩擦磨损实验中均出现薄膜剥落。Pt掺杂后薄膜内应力降低到-66 MPa,在洛氏压痕试验中TiAl(Pt)N薄膜与基体结合良好,仅有少许环形裂纹。摩擦磨损试验中本...