项目目标任务：

了解一维铂基纳米结构的研究背景及意义，一维铂基纳米线相对于对于燃料电池反应表现出更好的活性和稳定性。

拟解决的问题：

（1） 由于Pt的储量有限，价格昂贵，因而其应用受到限制。

（2） Pt对中间产物CO_ads的强吸附作用会迅速降低其催化活性。

（3） 因为存在载体效应、尺寸效应等，所以要得到最好的合金中金属的比例以及载体需要经过试验决定。

（4） 由于一维超细纳米线结构的高各向异性，需要精确地大规模控制高质量纳米晶体的合成。催化剂的表面，尤其是热力学不稳定的一维UNWs，在电化学测试下通常会发生结构变化，从而导致表面活性位点的变化。

通过阅读文献确定了我们所要使用的原料范围，在我们的研究方向下筛选最终要采用的燃料和合金混合比例，制备出高效环保的一维铂基超细纳米线催化剂。

预期成果：争取发表文章或申请专利

完成情况：

一、合成

以贵金属铂为基，通过加入金属Rh、Ni的前驱盐，在预设的合成条件下，合成具有不同组分一维超细二元铂基纳米线结构的样品，成功合成PtRh与PtNi纳米线。

二、表征

通过TEM表征观察样品形貌，如图1.1-1.4所示。在170^oC时，样品颗粒较多，没有达到我们的预期。我们通过尝试调整温度等合成条件，旨在减少颗粒数量，使得样品形貌更加均匀。ICP-MS数据显示纳米线的组成是Pt:Rh=5;1、Pt:Ni=9:1。

将选定组分的样品进行负载，催化剂样品均匀的分散在活性炭上，活性炭的比表面积、孔结构等通过物。

三、电化学测试

测试负载的样品与商业化Pt/C的浓度后，进行电化学测试。阳极反应选取甲醇电催化氧化（MOR），测试催化剂的催化活性和稳定性，目前MOR性能比较好的样品是PtRh，表现出了较好的催化活性以及稳定性。

从CV曲线中，可以看出PtRh样品的ECSA较大，拥有较大的活性比面积。MOR曲线中PtRh样品对甲醇氧化的正扫峰电流密度较高，具有比较高的催化活性，i-t曲线中也反映催化剂的稳定性也比较好。

实施过程：

（1）2020年9月1日，项目组成员对课题进行研读和熟悉，讨论接下来大家的日程安排，购置试验物品，在老师和学长学姐的指导下，熟悉实验室环境和实验仪器和操作。

（2）2020年9月-2020年12月：使用试验原料，配制出要用的一维超细纳米线催化剂，用催化剂对甲醇进行试验，选择所使用的电池燃料和电极关键反应，通过改变条件，研究影响催化剂性能的各种因素，分析数据，得到催化剂催化性能最好、稳定性最高的催化剂成分。

（3）2021年3月，整理中期实验成果，分析进一步解题方向，准备中期审查汇报。

（4）2021年4月，.对组分进行调控，合成样品，改善合成条件，减少样品中的颗粒，洗样时尝试并记录试剂的配比；继续表征和电化学测试，获得数据，并进行优化，得到一个相对最好的合成条件和组分配比。

（5）2021年5月，对实验数据及结果整理和分析，结题答辩。

项目实施过程中存在的问题和建议

问题：

（1）实验过程中难以避免的操作失败问题，例如活性炭溶液分散不均匀以及测试中由于人为操作导致的样品不纯问题，影响试验进度。

（2）数据处理没有达到专业要求，分析不够详尽和全面。

（3）实验周期长，时间期限不够。

建议：

（1）实验前做好准备工作，更加熟悉实验操作，保证无误且有效，对于问题能够及时分析并解决。

（2）进一步对于文献以及网上资料进行学习，对于项目有一个更加充分的提升，学习其中对于问题的处理和数据分析。

创新特色：

（1）一维Pt基纳米线结构的长度使其在燃料电池催化反应过程中，相比零维材料不易发生溶解和Ostwald熟化现象，而且不易团聚。同时一维结构具有各向异性以及更少的晶界，较长的平滑晶面段和使电子和质量的传输更容易。

（2）一维Pt基纳米线的比表面积大，同时表面具有大量的缺陷位与高能活性位点，极大的增强了催化活性。这也使得原子利用率大幅提升，减少了Pt的用量，节约了成本。

（3）在Pt基催化剂中掺入其它过渡金属（如Ni、Rh），制成二元合金催化剂，既能够增加催化活性，提升稳定性，又可以降低贵金属的使用成本。

收获及体会：

对于科研工作有了初步的了解和认识，熟悉了一些课内实验课程无法接触到的操作知识，对项目背景以及目前相关领域的成果和发展有了一定认识。在专业技能上得到了提升，对自身性格以及态度有了一定的提升和改变，做事需要仔细认真并且具有踏实钻研的态度。对于小组合作，需要明确分工，也更应该有充分的交流和讨论，集中大家的智慧。