金负载单原子铂材料的制备与表征开题报告

1. 研究目的与意义

在碳中和的大背景下，随着化石燃料的日渐紧缺，以及对碳排放的收紧，电能作为一种清洁、高效能源将逐渐替代石油等化石燃料。而在电池能源中，相比于现在已广泛使用的锂电池，氢燃料电池具有更环保、零排放、更高的能量密度、更快的补给方式、可以提供更长的续航能力。除此之外，氢能源还可以作为清洁储能方案，将具有间歇性的可持续能源如太阳能、风能，或者电网峰谷波动时的剩余能量有效利用起来。在可以预见的未来，氢能源将成为重要的能源将被大量使用。然而，在现阶段，氢能源的使用仍存在一些问题，如制氢能量损失较高，氢气储存运输成本高等。目前，常使用的高效催化剂为贵金属铂。高效催化剂与反应中间体的结合强度应当既不太强，也不太弱。铂位于氢火山的顶部，具有几乎是热中性的ΔGH，这就是铂能够成为性能最好的催化剂最根本的原因。

2. 课题关键问题和重难点

铂的催化性能很好，但铂的稀缺性和高成本可能会限制其广泛的技术应用。对于氢气析出反应催化剂的研究，对铂的高效利用，如通过将铂催化剂单原子化，以增加铂的原子利用率。同时利用金棒的局域表面等离子共振效应，可以进一步提高铂金属的催化活性。事实上，碳载铂及铂基合金催化剂中只有表面的一部分铂原子起到了催化作用，这致使铂的利用率大大降低，无形中增加了铂基催化剂的成本。降低铂基催化剂中铂纳米粒子的尺寸，铂是贵金属，资源匮乏，减低铂使用量，铂以纳米尺度分散到高比表面积的碳载体上。但由于只有纳米粒子的表面原子能够参与催化反应，因而其原子利用效率较低。将铂逐一分散于碳载体上形成单原子铂催化剂，可以实现铂利用的最大化，达到最高原子效率。但由于高度分散的单原子铂表面能高，热力学不稳定，因此构建稳定的单原子金属铂催化剂的是关键课题。

3. 国内外研究现状（文献综述）

铂催化剂是一种以铂为主要活性成分的催化剂，具有广泛的应用领域和重要的研究价值^[1]。铂是一种贵重的、稀有的金属，具有良好的化学稳定性高的催化活性和选择性，因此在催化剂中得到了广泛的应用。然而，铂的稀缺性和高成本可能会限制其广泛的技术应用。对于氢气析出反应催化剂的研究，对铂的高效利用，如通过将铂催化剂单原子化，以增加铂的原子利用率^[2]。同时利用金棒的局域表面等离子共振效应，可以进一步提高铂金属的催化活性^[3]。在保持负载型铂催化剂催化活性的同时尽量减少贵金属的使用量是近年来最具挑战性的课题之一。

1.铂基催化剂催化机理

铂催化剂的催化机理是多种复杂反应机理的综合体现。以下是铂催化剂在不同反应中的催化机理的简要介绍。

4. 研究方案

1.方案：

(1)电极的预处理。

(2)沉积电位的测定。

5. 工作计划

2023年1月2号这个期间先进行开会讨论各种任务，由老师讲解未来计划，之后开始参考任务书模板在家完成撰写任务书内容，上网查找相关和近期文献进行文献翻译，上传老师并进行修改，2023年1月8号完成。

2023年1月9号-2023.1.14这个期间老师下发任务书，开始参考开题报告模板在家完成开题报告的撰写，并查找相关文献和英文文献进行文献翻译，并在老师的审查后进行修改，准备ppt，为开题答辩，2023年1月14号完成。

2023年1月15号这个期间继续阅读相关文献，实现对文献的精读与理解，并开始撰写文献综述，2023年2月19号完成。