项目名称: 纳米碳材料-贵金属颗粒复合结构的同步辐射原位研究

项目编号: No.U1532112

项目类型: 联合基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 宋礼

作者单位: 中国科学技术大学

项目金额: 60万元

中文摘要: 多种纳米材料的有效复合和协同增效有望突破单一纳材料的性能瓶颈。由于碳原子杂化轨道特有的性质,碳元素存在多种同素异构体,低维碳材料一直是纳米材料研究的热点之一。与此同时,贵金属纳米材料由于具有颗粒尺寸小、比表面积较大等优良特性,是目前清洁能源领域普遍采用的金属催化剂。近年来碳材料-贵金属复合结构的合成取得了一定的成功,然而其生长机制和构效关系尚不明了。我们在本项目中选取纳米碳材料和贵金属颗粒复合体系为具体研究对象,依托同步辐射光源,开发适用于XAFS原位表征的液相合成装置和测试方法,结合质谱、UV-vis谱、第一性原理和多重散射理论,研究贵金属纳米晶在碳材料表面和内部的生长动力学过程;重点理解从贵金属先驱体到纳米颗粒的形核生长机制,优化实验设计和合成参数,获得尺寸、晶面可控的纳米碳材料-贵金属颗粒复合新体系。并结合电化学和其他测试手段,揭示不同复合结构与其催化等性能的内在联系。

中文关键词: 碳纳米材料;贵金属纳米颗粒;X射线吸收;生长机制;结构与性能

英文摘要: Hybrid nanomaterials with multi-nanostructures will be effective way for exceeding the performance bottleneck of single nanostructure or nanomaterial. Such study will be multidisciplinary importance for fundamental research as well as for industry. Due to the unique hybrid orbital in carbon atom, there are several allotropes of carbon in nano-scale that have attracted a lot of interests from researchers in the world. Meanwhile, noble metal nanomaterials with interesting physical and chemical properties are broadly used as promising catalysts due to its nano size, large surface and excellent chemical properties. A few efforts have been focused on the hybrid structure of nanocarbon and metal nanoparticles. However, it remains elusive about the real growth mechanism and structure-property relationships. In this project, we select new hybridized nanostructures containing of carbon nanomaterial and noble particles as the research object. Based on unique synchrotron radiation light source, we will develop in-situ XAFS experiment setup and analysis method. Combining with mass spectrometry, UV-vis spectrometry, first-principle calculation method, the project will establish an efficient method to study the nucleation and growth mechanism of various nanocarbon-metal hybrid nanostructures in solution and investigate the evolution form the noble metal precursor to nanoparticles on carbon nanomaterial mediums. The goal of this project is to controllably synthesize noble metal nanoparticles with selective size and crystal face inside or on the surface of various nanocorbons. In combination with electrochemical and others measurements, we will gain deep insight into the intrinsic relationship between various hybrid structures and their catalytic and other performances.

英文关键词: carbon nanomaterial;noble metal nanoparticle;X-ray absorption;grotwh mechanism;structure and property

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