在硫基功能化碳纳米管上组装壳层厚度可控的Au@Pt核壳纳米粒子以获得高的甲醇电催化氧化活性

• 作者: 刘锋 史庆南 徐明丽 徐洋洋 李卫 杨喜昆 谭丰 闵春刚
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 化学
• 关键词: 直接甲醇燃料电池(DMFC) Au@Pt核壳纳米粒子 多壁碳纳米管(MWCNTs) 巯基 组装 电催化氧化
• 年，卷（期）: 2018,（23）
• 所属期刊栏目: 材料与可持续发展(一)——面向洁净能源的先进材料
• 页码范围: 4041-4046,4071
• 页数: 7页
• 分类号: O646|O484
• 字数: 6080字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/j.issn.1005-023X.2018.23.002

摘要

本工作致力于研究核壳结构Au@Pt纳米粒子(Au@Pt NPs)在多壁碳纳米管(MWCNTs)上的组装,试图获得高的甲醇电催化氧化活性.利用光化学晶种生长法合成了Au@Pt NPs,并通过改变Au与Pt的原子比来控制壳层(Pt层)的厚度,然后将不同壳层厚度的Au@Pt NPs组装到巯基(-SH)功能化的MWCNTs上,获得了一系列Au@Pt/MWCNTs复合物.应用透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了Au@Pt NPs和Au@Pt/MWCNTs复合物的形貌结构、表面化学组成和化学价态,并结合电化学方法研究了Au@Pt NPs的Pt壳层厚度对其组装效果的影响,以及测试了Au@Pt/MWCNTs催化剂对甲醇的电催化氧化的活性.结果表明,Au@Pt NPs通过其表面的Au或Pt与MWCNTs上的-SH形成共价键,从而实现Au@Pt NPs在MWCNTs上的组装.Pt壳层厚度对Au@Pt NPs在MWCNTs上组装的影响较大:当Pt壳层没有完全包裹Au核时,Au@Pt NPs表面暴露的Au促进了Au@Pt NPs在MWCNTs上的组装;而当Pt壳层完全包裹Au核时,Au@Pt NPs表面呈氧化态的Pt(Ⅱ)则对核壳纳米粒子的组装不利.Au、Pt原子比例为1:1时,Au@Pt NPs能均匀地组装在MWCNTs上,且Au@Pt/MWCNTs(1:1)催化剂对甲醇的电催化氧化具有较高的活性和稳定性.