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Pd基纳米催化剂的制备及其甲酸分解制氢和电催化性能的研究
随着全球对可再生能源的需求增加，替代传统化石燃料的能源产生方式被广泛研究。其中，氢气作为一种绿色能源逐渐受到重视。甲酸分解制氢是氢能源的一种重要方式，可以利用环保的甲酸从而得到高品质的氢气。导致催化剂催化性能的提高是氢能源的关键之一。这里我们研究了Pd基纳米催化剂的制备和甲酸分解制氢和电催化性能，以便更好地了解其在氢气生产中的应用。
制备Pd基纳米催化剂：
Pd基纳米催化剂是以钯为主要成分和其他辅助成分制成的高效催化剂，但是纯钯的价格较高。为了减少成本，我们在该纳米催化剂中添加了NiO和TiO2。制备过程如下：
1.采用共沉淀法制备。首先将PdCl2、Ni(NO3)2和TiCl4依次添加到蒸馏水中，同时加入氢氧化钠作为沉淀剂，搅拌反应平稳后，激发反应10min，增大搅拌放置4~5h,然后进行高速离心和多次冲洗干净所得沉淀。
2.将所得沉淀在300°C下煅烧1h。具体的催化剂组成为:Pd：Ni：Ti=50：26:24.
甲酸分解制氢和电催化性能研究：
在进行性能研究前，先进行了结构表征。透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)研究结果表明，制备的Pd基纳米催化剂颗粒均匀，尺寸分布均衡，平均直径约为3.5nm。X射线衍射(XRD)测试结果也显示了催化剂的纳米尺度。
然后，我们进行了甲酸分解制氢的研究。反应条件为：在35°C和大气压下，采用无水甲酸和水的1:12摩尔比，将催化剂加入反应体系，反应时间为24h。结果表明，在30min反应后，产生的氢气占总量的0.5％，之后逐渐增加，达到最大值(about12％)后随着反应时间的增加而下降。这表明，制备的催化剂在甲酸分解制氢中具有高效催化性能。与单纯的钯比较，添加NiO后的催化剂更加活性，在90min达到12％的高催化效率。其中TiO2将NiO和Pd连结在一块，增加了NiO和Pd之间的相互作用。
最后，我们进行了电化学催化性能研究。在针尖电极上进行电化学测试，用甲酸作为供电媒介物，评估催化剂的还原峰电位和峰电流密度。结果显示，制备的催化剂在较低电位下具有较高的电容和催化性能，因此在电化学制氢和其他应用方面具有广泛的应用前景。
总结：
本文成功制备了Pd基纳米催化剂，并对其甲酸分解制氢和电催化性能进行了研究。结果表明，添加NiO和TiO2后的催化剂在甲酸分解制氢中具有更高的效率和活性，在针尖电极上的电化学测试中表现出较高的催化活性。这些结果表明，此类催化剂具有广泛应用的潜力，并有望成为未来氢能源产业的主要技术之一。