PtBi合金的制备及其甲醇氧化研究开题报告

1. 研究目的与意义

本课题旨在PtBi合金的制备及其甲醇氧化研究。过去100多年里发达国家先后完成了工业化消耗了地球上大量的自然资源特别是能源资源。当前一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。对于如此大的能源需求量，燃料电池为我们能源的提供给予了很大的帮助[1,2,3]。目前，直接甲醇燃料电池（DMFCs）和直接乙醇燃料电池（DEFCs）最常用的催化剂是铂（Pt）基纳米材料[4]。但如今碳负载Pt（Pt/C）这一种常见的催化剂/载体组合存在很多的问题。例如，在酸性条件下加上高电压的作用，材料会因为团聚等作用使得催化活性降低[5]。除此之外，甲醇氧化作用过程中产生的CO等物质与Pt结合发生毒化，进一步降低了催化剂的性能[6]。

为了降低CO等物质的毒化作用，研究发现，一种由Pt和Bi两种元素组成的金属间化合物有很好的改进作用，相较于普通催化剂它的抗毒性非常显著。并且，通过低温液相化学法制备的PtBi合金可以调控催化剂的表面形貌以适应催化反应的要求，促进催化反应的进行[7]。除此之外，PtBi合金具有优秀的催化甲醇氧化性能和优异的抗CO中毒性，其性能的来源和机理有待进一步研究。

2. 研究内容和问题

研究内容：本课题计划将高耗能的PtBi合金制备方法与低温液相化学法进行对比总结，通过对合金形貌和晶体结构的对比，论述制备过程对合金形貌和性能的影响；将PtBi催化剂与商业Pt/C、PtRu等催化剂在催化MOR和抗CO毒化应用方面进行对比，综合论述PtBi合金优异的催化甲醇氧化性能与其抗CO毒化的优势，并对其抗毒性的来源和反应机理做相关的解释和展望。研究目标：本课题的研究目标是探究一种低Pt电催化剂，即PtBi合金电催化剂，综合论述它的制备过程和催化甲醇氧化性能与抗CO中毒性能，总结各种制备过程的优势与PtBi合金优异的催化性能，这有助于开发高性能的直接甲醇燃料电池（DMFCs）解决的关键问题：1. 阅读相关文献，搜集并整理近阶段Pt基合金的相关信息；2. 对PtBi合金的制备过程进行综合论述，对比不同制备过程的优点与不足；3. 综述PtBi合金催化甲醇氧化性能和其抗CO中毒性能的特点与机理。

3. 设计方案和技术路线

研究方法：本课题拟总结PtBi合金的制备方法与其催化甲醇氧化性能和抗CO中毒性能，为直接甲醇燃料电池催化剂的创新应用奠定基础。主要分为以下三个阶段进行：一、资料整理阶段：查阅近年相关文献，将搜集到的文献分类整理，找出其中的重点、共同点和新的发现，为论文的撰写做准备；二、撰写论文阶段：提出论文题纲，根据论文的提纲对论点进行论证，根据论文发展脉络开展论文书写；三、修改论文阶段：对论文的排版进行修改，对论文的语句进行修改，对论文的图表格式进行修改，对论文中的标点和参考文献的版式进行修正。技术路线：（1）资料整理阶段查阅PtBi合金相关文献，将文献进行整理分类。把整理的资料分为燃料电池发展背景和现状、PtBi合金的发展和研究背景、PtBi合金的制备方法、Pt基金属间化合物催化甲醇氧化与抗毒性这几类，分别对每一类文献进行总结分析，提炼出其中的重点。（2）撰写论文阶段完成相关文献的查阅后，提出论文的目录题纲，在开始撰写论文前先理清的论文的脉络思路，再根据整理的相关文献按照顺序对内容进行论证。随后根据确定后的论文提纲正式展开论文书写，论文书写过程中需要特别注意的是总结目前研究人员的研究成果进行自我思考，对论点提出疑问并进行解释，要对文献内容进行对比分析和总结，不能简单堆砌。（3）论文修改阶段论文初稿撰写完成后，对论文进行通篇阅读，仔细检查论文的思路和逻辑是否通顺。对论文中不连贯或者语法错误的句子进行修改，调整图表的纵横比适应论文的排版，检查论文格式的排版是否规范，并认真修改初稿中不合理的地方。应用查重网站对论文初稿进行查重并降重，最终完成论文定稿。