形状可控的Pd基纳米晶,因其具有独特的表面结构而显示出优越的物理化学性质,广泛使用在各种领域中,包括有机合成、燃料电池、电化学检测和氢气储存/传感等。其中Pd基纳米晶由于其特殊的催化性能,已经引起了国内外研究者的广泛关注。具有高度分支的纳米催化剂具有很大的比表面,有利于活性位点的暴露,在提高催化剂催化性能的同时还能大大的减少贵金属的用量。然而在目前制得的Pd基纳米材料中,具有高度分支结构特征的还十分稀少。因此,本文采用简单的水热法合成了高度分支的Pd四足纳米晶(Pd-THBTs),且以此为模板合成了高度分支的Pd@Pt四足纳米晶、Pd@Au四足纳米晶,并分别测试了其对甲酸氧化、氧气还原、对硝基苯酚的催化性能。主要研究内容如下:1.利用乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)作为络合剂,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,用甲醛一步还原EDTMP-Pdll络合物,制备得到高度分支的Pd四足纳米晶。Pd-THBTs的形貌和结构特征首先被全面表征。研究结果表明:凹面的Pd四面体沿着四面体的四个角,经过多代过生长,最终形成了高度分支的Pd四足。通过循环伏安和计时电流测试,Pd-THBTs比商业化Pd黑有着更高的催化活性和稳定性;如Pd-THBTs对甲酸催化的面积活性(23.0 A mPd-1)要比商业化Pd黑高(17.9Ampd-1)高出1.28倍,这归结于Pd-THBTs表面高密度的原子缺陷,加速稳定性测试(ADT)结果也显示,在持续的1000圈循环后,Pd-THBTs的电化学活性面积和初始相比只损失了 24.8%,然而商业化Pd黑损失了 70%。2.通过一种简易的模板法合成Pd@Pt核壳纳米四足(Pd@PtCSNTPs)。在合成过程中,Pd四足作为模板引导Pt在其表面生长成枝状Pt壳。物理表征技术证实了制备得到的Pd@PtCSNTPs是核壳结构,Pt层是枝状的结构。循环伏安曲线(CV)、氧还原极化曲线测试(ORR)以及加速稳定性测试(ADT)表明:在酸性环境中,Pd@Pt CSNTPs对氧气还原的拥有更高的催化活性和稳定性;8000圈的加速稳定性测试结果显示,Pd@PtCSNTPs的电化学活性面积(ESCA)仅仅失去了初始的13%,而商业化Pt黑的电化学活性面积则失去了 78%。其原因归功于其特殊的结构以及壳层Pt和核层Pd之间电子相互作用。3.通过简易的模板法,以Pd四足纳米晶作为模板,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在的条件下,用抗坏血酸(AA)还原HAuC14制备得到Pd@Au核壳四足纳米晶(Pd@Au CSNTPs)。Pd@AuCSNTPs的形貌、组成以及结构通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、元素分布(Mapping)、能量色散X-射线能谱仪(XPS)、X-射线衍射(XRD)等进行表征。和常规的球状Au纳米晶相比,Pd@AuCSNTPs在可见-近红外区域(500-1400 nm)有着很宽的等离子共振吸收带(SPR)。同时,Pd@Au CSNTPs因为其特殊结构对-NO2和C=N官能团加氢还原有着显著提高的催化活性。如Pd@Au CSNTPs作为催化剂将对硝基苯酚还原到对氨基苯酚需要34 min,这要比Au纳米粒子的催化反应时间短很多(52 min)。