贵金属纳米复合材料构筑中原子尺度界面微结构演变及电催化性能研究

Noble metal nanocatalysts play an important role in catalytic conversion and energy conversion fields because of their corrosion resistance, strong oxidation resistance and high catalytic activity. However, because of their high cost and limitations of single-component catalysts, the development of noble metal catalysts has been greatly hindered. Therefore, how to improve the use efficiency of precious metals has become an urgent problem in the field of energy conversion catalysis. Aiming at the development of highly efficient and stable noble metal nanocomposite catalysts, starting with the construction of Ag-Fe2O3 nanocomposites, the effects of reaction parameters on the morphology and structure of nanocomposites were investigated, and the diffusion phenomena and interfacial microstructural evolution in nanocomposite structures were further studied at atomic scale by in situ transmission electron microscopy. The influence of morphological structure and interfacial microstructural evolution on the electrocatalytic performance of nanocomposite catalysts was investigated. The intrinsic relationship between the composition and structure of noble metal nanocomposite and the stability and catalytic efficiency of the catalysts was revealed. Finally, the theoretical basis and technical support for the controllable construction of high-performance noble metal nanocomposite catalysts will be provided.

贵金属纳米催化剂因具有抗腐蚀性、强抗氧化性和高催化活性等优点在催化转化、能源转换等领域发挥了重要作用，但由于其价格高昂且单一组分的催化剂具有一定局限性，极大的阻碍了贵金属催化剂的实际发展。因此，如何提高贵金属的使用效率成为目前能源转换催化领域内亟待解决的问题。本项目针对高效稳定的贵金属纳米复合催化剂的开发，由Ag-Fe2O3纳米复合材料的构筑入手，考察反应参数对纳米复合材料的形貌结构等方面的影响；进一步用原位透射电镜技术从原子尺度上对纳米复合结构内发生的扩散现象和界面微结构演变进行研究；同时考察形貌结构及其界面微结构演变对纳米复合催化剂电催化性能的影响，揭示贵金属纳米复合材料的组成、结构等因素与催化剂稳定性、催化效率之间的本征关系，最终为高效能贵金属纳米复合催化剂的可控构筑提供理论基础和技术支持。

贵金属纳米催化剂因具有抗腐蚀性、强抗氧化性和高催化活性等优点在催化转化、能源转换等领域发挥了重要作用，但由于其价格高昂且单一组分的催化剂具有一定局限性，极大的阻碍了贵金属催化剂的实际发展。因此，如何提高贵金属的使用效率成为目前能源转换催化领域内亟待解决的问题。本项目针对高效稳定的贵金属纳米复合催化剂的开发，由Ag-Fe2O3纳米复合材料的构筑入手，考察反应参数对纳米复合材料的形貌结构等方面的影响；进一步用原位透射电镜技术从原子尺度上对纳米复合结构内发生的扩散现象和界面微结构演变进行研究；同时考察形貌结构及其界面微结构演变对纳米复合催化剂电催化性能的影响，揭示贵金属纳米复合材料的组成、结构等因素与催化剂稳定性、催化效率之间的本征关系，最终为高效能贵金属纳米复合催化剂的可控构筑提供理论基础和技术支持。.本项目针对高效稳定的纳米复合催化剂的开发，由半导体纳米复合材料的构筑入手，考察反应参数对纳米复合材料的形貌结构等方面的影响，合成了多种形貌和结构可控的纳米复合材料；进一步对纳米复合结构内发生的微结构演变进行了研究；同时考察形貌结构及其微结构演变对纳米复合催化剂电催化性能的影响，找出了影响电化学性能的关键因素，进而通过改善实验条件制备出多种理想的复合材料。