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现代社会对能源的需求持续增加,而传统化石燃料的持续消耗对自然环境造成了严重的污染。所以发展清洁、高效的能源是我们在21世纪急需解决的问题,燃料电池的出现为缓解该问题带来了希望。燃料电池作为一种有效的能量转换器可以把有机小分子燃料中的化学能直接转换成电能。燃料电池作为一种便携式设备,其具有燃料来源广泛、能量密度高、清洁环保、能量转换率高以及适用范围广等优点,在国内外引起了广泛的关注。目前,铂以及铂的合金被认为是燃料电池阳极催化剂的首选材料。但是Pt的价格非常昂贵,这阻碍了此类催化剂的大规模生产,并且Pt基催化剂很容易被中间产物如CO和CH3COads毒化,因此阻碍了它的商业化发展。为了提高催化剂的效率以及降低其成本科研工作者在这方面做了大量的工作。最近科学家发现钯(Pd)的催化活性也很好,并且Pd相对Pt在地球上储量更丰富以及相对较低的价格,所以现在Pd系催化剂成为了研究热点。 本研究主要内容包括:⑴用循环伏安电沉积法成功制得了还原石墨烯负载的Pd nano-leaves/RGO/GCE催化剂。SEM结果表明,电沉积在RGO/GCE表面上的Pd的形貌和树叶的形状非常相似,并且分布的非常均匀,特殊的表面结构增加了催化剂的电化学活性面积,循环伏安法和计时电流法的结果表明,相比于 Pd nano-leaves/GCE与商业 Pd/C/GCE催化剂,Pd nano-leaves/RGO/GCE催化剂对甲酸氧化具有更好的催化活性和稳定性。⑵用化学还原法成功制备出Pd/Ni(OH)2催化剂,花状的Pd纳米粒子表现出的是一种三维结构,这样可以很大程度上增加催化剂和电解液之间的接触面积。Pd纳米粒子和Ni(OH)2分布的非常均匀,Ni(OH)2的存在可以促进水分子的解离吸附,进而使在电催化氧化过程中产生的有毒化催化剂作用的中间产物的氧化去除。Pd和Ni(OH)2的协同作用,使Pd/Ni(OH)2催化剂对乙醇表现出了非常卓越的催化活性。Pd/Ni(OH)2催化剂相较于商业Pd/C催化剂对乙醇表现出了更好的电催化活性以及更强的抗毒化能力。⑶合成了Pd纳米立方块,用它作为核制备了不同比例的Au-decorated Pd异质结构的纳米催化剂,并且用TEM、EDS、XPS和XRD等对其进行结构和组成的分析。所有不同比例的 Au-decorated Pd异质结构催化剂的电化学性能都通过电化学方法对其进行测试。Pd纳米立方纳米催化剂在Au原子的修饰下,可以提高它的导电性、催化活性以及抗毒化能力。由于催化剂表面的Pd和Au原子的协同作用使Au-decorated Pd异质结构的纳米催化剂比单质的Pd纳米催化剂在催化活性方面有着较大的提高。