电催化活性组元与载体材料的相互作用

论文题目: 电催化活性组元与载体材料的相互作用

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 邵艳群

导师: 熊惟皓,唐电

关键词: 活性氧化物,载体材料,微观组织结构,电催化性能

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电催化材料是由电催化中心和催化骨架材料构成的,它们的电催化性能与组织结构密切相关,并且直接影响其在电化学领域的应用。贵金属氧化物RuO2是最常用的电催化活性中心,金红石型的TiO2 是最常用的催化骨架材料。综观过去三十多年的研究历史,大部分有成就的研究都可以归结为加强电催化的活性和改善催化中心的分布。相比之下,提高催化骨架材料的稳定性却未受到足够的重视。考虑用非晶氧化物来代替金红石型TiO2 是本文为提高催化骨架材料的稳定性所做的一个尝试。用非贵金属氧化物来部分代替RuO2,无论在理论上还是在应用上均具有研究意义。本文采用钛酸丁酯和正硅酸乙酯前驱物的sol-gel 法和SnCl2·2H2O、SnCl4·5H2O和RuCl3·3H2O 为前驱体的Pechini 技术制备得RuO2、TiO2、RuO2-TiO2、RuO2-SiO2、RuO2-SnO2和RuO2-TiO2-SiO2 等一元、二元和三元氧化物。通过综合热分析、XRD、FT-IR 和TEM 等测试手段分析了制备产物的组织、晶粒大小和微观形貌,电化学方法测试了二元和三元氧化物涂层的析氯、析氧和强化寿命等电化学性能。结果表明:（1）sol-gel 方法制备的纳米级TiO2,250℃以下加热保温1h 为无定型组织,250～600℃间加热保温1h 为单相锐钛矿,750℃加热保温1h 为锐钛矿和金红石的双相组织。在强电子束照射下,除了110℃干燥的团聚体在短时间内未观察到衍射斑点外,在250℃和360℃加热的样品中都观察到了金红石相,甚至全部为金红石。颗粒尺寸增大,电子束对相变的影响减弱。当非晶态转变成纳米锐钛矿晶体时,n 值从1 减至0.25 左右,晶化过程激活能为Es（?） Ef（?）Ep, n ≈m,锐钛矿晶体生长活化能比金红石生长活化能小得多。（2）添加微量DBS 的氧化分解法在60℃干燥后就可获得纳米晶金红石相为主的组织,在后续热处理中具有非常好的热稳定性。受微量DBS 的影响,TiO2金红石晶体集聚成束状,生长有择尤性,方向为<110>。（3）采用Pechini 法在中性溶液和强酸性溶液中制备了RuO2和Ru 混合物。在溶液中,Ru3+易发生歧化反应生成RuO2和Ru。在加热过程中受有机物不完全燃烧产物[C]的影响,RuO2 可被还原为金属Ru。获得组成全部为RuO2至少需要高于600℃以上加热。金红石RuO2的形貌具有择尤取向性,易形成单晶。（4）当在RuCl3·3H2O 前驱物中加入价态不同的SnCl2·2H2O 或SnCl4·5H2O 后,粉末的组织、形貌、尺寸和分散性均发生了较大的变化。粉末由10nm 左右的金红石相SnO2、RuO2以及（Ru,Sn）O2固溶

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 引言

1．1 课题目的和意义

1．2 国内外研究状况和进展

1．3 本研究的出发点和学术思想

1．4 本研究的主要内容

2 不同制备条件下骨架材料TIO_2的相结构变化

2．1 实验方法

2．2 计算原理

2．3 结果

2．4 讨论

2．5 本章结论

3 改性PECHINI 法制备纳米级RUO_2的组织结构分析

3．1 实验过程

3．2 结果及讨论

3．3 本章结论

4 纳米级RUO_2-SNO_2活性氧化物的制备及其相结构研究

4．1 实验过程

4．2 结果及讨论

4．3 本章结论

5 RUO_2-TIO_2二元氧化物的制备及其过程分析

5．1 实验过程

5．2 结果分析与讨论

5．3 本章结论

6 无定型SIO_2对活性RUO_2组织结构的影响

6．1 实验过程

6．2 结果与讨论

6．3 本章结论

7 纳米级RU-TI-SI 三元氧化物的组织结构及其三元等温相图分析

7．1 实验过程

7．2 结果与讨论

7．3 本章结论

8 纳米级RU-TI-SI 氧化物涂层的电化学性能研究

8．1 钛基二元及三元氧化物涂层的制备

8．2 结果与讨论

8．3 本章结论

结论

致谢

参考文献

附录1:攻读学位期间发表论文、申请专利目录

发布时间: 2006-04-05

电催化活性组元与载体材料的相互作用

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