1. 研究目的与意义（文献综述）

氢气作为一种绿色能源在未来具有重要价值。相比传统的制氢技术，电解水制氢具有资源广泛和无污染的优点，同时也面临成本高的问题，电解水制氢是一种具有较大前景的制氢技术。尽管非贵金属在电解水方面得到广泛研究，然而在酸性体系铂基催化剂仍然是最高效的电催化剂，具有过电位低、稳定性高的特点。但贵金属铂资源有限且成本高，因此，提高铂的催化活性和稳定性及降低铂金属的使用量成为迫切的需求。本课题通过调节配位离子和反应动力学速率，制备具有纳米枝状结构的pt-cu材料，该材料暴露出更多的催化活性位点，枝状结构能避免材料的团聚同时提高整体的导电性，对于电催化析氢的活性和稳定性的提高具有重要作用。

铂纳米晶体由于其独特的催化性能在许多领域有重要应用而被广泛研究，通过与过渡金属，如钴、镍、铜等形成合金，不仅会降低铂的消耗量，同时由于合金中不同金属原子的相互作用，甚至可以提高其整体的催化活性。金属纳米晶体的催化性能与其尺寸和结构息息相关。当金属纳米晶体尺寸小到几个纳米时，由于其表面具有很高的表面能，通常表现出比宏观状态高出几个数量级的催化活性。此外，通过设计金属纳米晶体的纳米结构来提高其催化性能已经成为近十年来最热门的研究领域之一，如核壳结构纳米粒子可以大大提高稳定性的同时增强活性，高度均匀的ptpb/pt核壳纳米盘具有大的双轴拉伸应变能可以提高氧还原能力，其质量活性和比活性比商业pt/c催化剂活性分别高33.9和26.9倍，并且ptpb/pt纳米盘的活性衰减可以忽略不计，经过50,000次循环的电化学加速耐久性试验（adt）后，没有明显的结构和组成变化。八面体纳米晶体的表面结构具有8个{111}晶面，通过掺入mo原子可以调节表面层的电子性质从而调节其催化活性，表面掺杂mo的八面体纳米粒子显示出卓越的催化性能。一维纳米线如超细锯齿铂纳米线，由于具有丰富的表面缺陷和低配位的pt原子，表现出优异的氧还原催化性能，同时由于一维方向的固定，避免了纳米颗粒的团聚，其结构稳定性导致其具有较强的催化稳定性。

微纳分级枝装纳米结构材料，由纳米粒子作为结构单元构成的既具有精细纳米结构同时保留三维整体的结构，其具有高的比表面积，暴露出更多的表面pt原子同时具有高的结构稳定性，将这种材料应用在电催化产氢上，有利于调高催化的活性和稳定性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：通过不同方法制备纳米枝状pt-cu材料，改变合成条件及合成配方调控其形貌结构。

材料表征：通过粉末x射线衍射（pxrd）对材料进行物相分析，扫描电子显微镜（sem）和透射电子显微镜（tem）表征材料的微观形貌结构，能谱（eds）分析材料的元素含量及元素分布，x射线光电子能谱（xps）测试元素组成及原子结合能，电感耦合等离子体原子发射光谱法（icp-aes）测试材料中各原子含量。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案进行准备实验，探索纳米枝状结构pt-cu材料的合成及形貌控制条件。

第8-11周：采用xrd、sem、tem及电化学工作站等进行形貌结构与性能的表征。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]. chen s, su h, wang y, et al. size‐controlled synthesis of platinum–copper hierarchical trigonal bipyramid nanoframes[j]. angewandte chemie international edition, 2015, 54(1): 108-113.

[2]. huang r, sun z, siyu w, et al. pt-cu hierarchical quasi great dodecahedrons with abundant twinning defects for hydrogen evolution[j]. chemical communications, 2017.3.

[3]. nosheen f, zhang z, xiang g, et al. three-dimensional hierarchical pt-cu superstructures[j]. nano research, 2015, 8(3): 832-838.