PtRu/C和PtNi/C催化剂合成及其对甲醇氧化的电催化性能

采用微波多元醇法合成PtRu/C和PtNi/C催化剂,利用透射电镜（TEM）和X-射线衍射仪（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果表明,在催化剂中PtRu和PtNi合金纳米粒子的平均粒径分别为2.7和3.0 nm,粒径均匀,并高度均匀地分散在碳载体上.电化学测试结果表明,与Pt/C催化剂相比,PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇的电化学氧化具有更低的起始电位和更稳定的极化电流,说明PtRu/C和PtNi/C催化剂对甲醇氧化具有更稳定的电催化性能和更好的抗CO中毒性能.这是由于合金催化剂中的Ru和Ni可以在较低的电位下与其表面吸附水形成含氧物种,使Pt表面吸附的CO等中间物氧化为CO2,避免了催化剂的CO中毒.     

微波合成PtRu/CNTs催化剂及其电催化性能

为了获得有良好电催化活性的碳负载铂钌合金的催化剂，提出一种快速均匀的微波辐射加热的多元醇方法.用氯铂酸和氯化钌的乙二醇溶液为前驱体，碳纳米管（CNTs）为载体，采用该方法合成了PtRu/CNTs电催化剂.利用透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和能量散射X 射线能谱（EDX）对催化剂进行了表征,并用循环伏安实验评价了催化剂对甲醇电化学氧化的电催化活性．结果表明，PtRu合金纳米粒子具有均匀的粒径，在2.0~4.0 nm之间，平均粒径为3.4 nm，并高度分散在CNTs表面．PtRu/CNTs电催化剂对甲醇的电化学氧化具有良好的电催化活性.     

空心PtCo/CNTs催化剂的合成及其电催化性能

为了改善铂基合金纳米粒子对甲醇氧化的电催化性能,用金属置换反应途径制备了空心结构的PtCo合金纳米粒子,并将其负载到碳纳米管(CNTs)载体上,得到了用于直接甲醇燃料电池的空心PtCo/CNTs阳极电催化剂,用透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和能量散射X-射线能谱(EDX)对催化剂进行了表征.结果显示,所合成的PtCo空心纳米粒子具有均匀的外径,其平均值为14.4 nm, 并高度分散在碳纳米管载体上.循环伏安实验和计时电流实验表明,PtCo/CNTs 催化剂对甲醇的氧化具有较高的电催化活性和良好的电催化稳定性能.     

Pd-Pt NCNs电催化剂的制备及其甲醇氧化性能

为了提高直接甲醇燃料电池(DMFC)中电催化剂的催化活性和稳定性,以聚乙烯醇(PVA)作为还原剂和分散剂,采用水热法一步合成Pd-Pt NCNs电催化剂。通过调节溶液的pH值和Pd/Pt摩尔比制备出不同颗粒尺寸的Pd-Pt NCNs电催化剂;通过XRD、TEM、XPS手段对其形貌与结构进行了表征;通过循环伏安(CV)、计时电流(CA)测试方法研究不同pH值及Pd、Pt不同摩尔比下所制备的Pd-Pt NCNs电催化剂对甲醇催化氧化性能的影响。结果表明:随着溶液pH值的逐渐降低,所合成的Pd-Pt合金纳米颗粒尺寸逐渐减小,催化剂的甲醇氧化性能也随之提高;当溶液pH值为6、Pd/Pt摩尔比为4.4时,所制备的Pd_(4.4)Pt_1NCNs-1催化剂颗粒均匀分散在PVA载体上,平均尺寸约为5.6 nm,在碱性氢氧化钾溶液中表现出优异的甲醇氧化催化活性和稳定性,对甲醇的氧化峰值电流密度达到482.14 A/g,是20%商业Pt/C(189.6 A/g)的2.5倍。     

电催化剂及其对甲酸氧化的电催化性能

采用氨水调节的微波多元醇法合成了Pd/C和Pd2Pt/C催化剂,并使用透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)对催化剂的微观结构和形貌进行了表征.结果显示,在微波合成的电催化剂中Pd和Pd2Pt纳米粒子具有均匀的粒径,并高度分散在XC-72纳米碳载体上,Pd和Pd2Pt纳米粒子的平均粒径分别为54 和49 nm. 电化学测试结果显示,甲酸在Pd/C催化剂上氧化的起始电位和峰电位大大低于Pt/C催化剂,这是由于甲酸在Pd/C和Pt/C催化剂上不同的氧化途径引起的.结果还显示,甲酸在Pd2Pt/C催化剂和Pd/C催化剂上氧化的起始电位相同,而且在024和080 V有两个分别对应于甲酸在Pd和Pt催化剂的氧化, 说明微波合成的Pd/C和Pd2Pt/C催化剂对甲酸的氧化具有良好的电催化性能.     

Pt/C纳米复合材料的合成和表征

以醋酸钠溶液作为稳定剂，采用液体多元醇方法合成了Pt/C纳米复合材料，并利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其进行了表征.结果表明，在合成溶液中加入少量的醋酸钠，合成得到的铂纳米粒子具有细小和均匀的粒径，并高度分散在碳载体上.合成溶液中醋酸钠和铂盐的摩尔比是影响铂纳米粒子的粒径和粒径分布的主要因素.     

磷掺杂碳纳米管负载镍催化剂的小分子电氧化性能研究

镍基催化剂作为碱性溶液中高催化活性和稳定的非贵金属催化剂,广泛用于小分子电催化氧化领域研究。以磷掺杂碳纳米管为载体,将负载镍/氧化镍核壳的纳米粒子用于甲醇小分子的电氧化,获得了良好的稳定性及催化活性。在仅有3%的低负载量时,在氧化峰电位,其质量活性为6 800 mA/mg,未掺杂碳纳米管载体上负载的纳米粒子活性仅为2 070 mA/mg。而且,与CNTs相比,PCNTs为载体时甲醇电氧化的起始电位及氧化电位均有一定程度的负移。该高催化性能归因于镍/氧化镍核壳纳米粒子的小粒径,以及磷掺杂碳纳米管载体与金属之间的相互作用。     

Pd/石墨烯-碳催化剂对甲醇氧化的电催化性能

以石墨烯纳米片(GNPs)-炭黑纳米级混合材料为载体,利用微波辅助合成法制备了Pd/GNPs-C电催化剂。采用TEM和XPS测试手段对其进行物相及微观结构表征。结果表明,炭黑颗粒附着于石墨烯纳米片表面或填充于石墨烯纳米片缝隙之间,Pd纳米粒子在混合载体上的分散性得到改善,平均粒径约为3.3nm。电化学测试结果表明,Pd/GNPsC催化剂电化学活性面积为38.7m2·g-1,分别为Pd/GNPs、Pd/C的2.87倍和1.68倍;甲醇在Pd/GNPs-C催化剂上的氧化电流密度峰值明显高于Pd/GNPs和Pd/C催化剂的电流密度峰值;甲醇在Pd/GNPs-C催化剂上氧化起始电位为-0.546V,动力学性能得到改进;Pd/GNPs-C催化剂在测试过程中衰减比例为68.8%,稳定性高于Pd/GNPs和Pd/C催化剂。Pd/GNPs-C催化剂对甲醇氧化具有较高的活性和稳定性。     

Pd/GNPs-CNTs催化剂的制备及甲醇电氧化性能

以石墨烯纳米片(GNPs)和碳纳米管(CNTs)的混合物为载体,利用微波辅助合成法制备Pd/GNPs-CNTs电催化剂,考察Pd在混合载体上的分散效果及电催化性能。结果表明,混合载体的使用改善了Pd粒子的分散性,提高了甲醇氧化反应的电流密度。同时甲醇氧化起始电位也发生了一定程度的负移,动力学性能得到改进。     

Pt/石墨烯燃料电池催化剂的制备、表征及性能

采用冷冻干燥-蒸汽还原法成功合成了负载Pt纳米粒子的石墨烯燃料电池催化剂。用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对Pt/石墨烯催化剂的表面形貌及物相组成进行了表征分析。用循环伏安法(CV)研究了Pt/石墨烯催化剂对酸性条件下甲醇的电催化氧化活性。结果表明,通过冷冻干燥后水合肼蒸汽还原的Pt/石墨烯催化剂样品,Pt颗粒粒径在20～40nm,均匀负载于石墨烯的片层结构上。当Pt负载量为10%时,催化活性最高。     

中空Pd/C催化剂的合成及其对甲酸氧化电催化性能

为了提高Pd/C催化剂对甲酸电化学氧化的电催化性能和降低催化剂的成本,以XC-72碳为载体,通过金属置换反应制备中空结构的Pd/C催化剂,并用X-射线衍射（XRD）,透射电镜（TEM）和X-射线电子散射能谱（EDX）对催化剂微观形貌和结构进行表征.结果显示中空Pd纳米粒子的平均直径为27.3 nm, 电化学活性比表面积为116 m²/g,远远高于用硼氢化钾还原制备的实心Pd/C催化剂的.中空的Pd/C催化剂对甲酸氧化的电催化活性显著高于实心Pd/C催化剂,同时中空Pd/C催化剂的催化活性稳定性也优于实心Pd/C催化剂.     

Nanostructure and formation mechanism of Pt-WO<Subscript>3</Subscript>/C nanocatalyst by ethylene glycol method

Pt-WO3 nanoparticles uniformly dispersed on Vulcan XC-72R carbon black were prepared by an ethylene glycol method.The morphology,composition,nanostructure,electrochemical characteristics and electrocatalytic activity were characterized,and the formation mechanism was investigated.The average particle size was 2.3 nm,the same as that of Pt/C catalyst.The W/Pt atomic ratio was 1/20,much lower than the design of 1/3.The deposition of WO3·xH2O nanoparticles on Vulcan XC-72R carbon black was found to be very difficult by TEM.From XPS and XRD,the Pt nanoparticles were formed in the colloidal solution of Na2WO4,the EG insoluble Na2WO4 resulted in the decreased relative crystallinity and increased crystalline lattice constant compared with those of Pt/C catalyst and,subsequently,the higher specific electrocatalytic activity as determined by CV.The Pt-mass and Pt-electrochemically-active-specific-surface-area based anodic peak current densities for ethanol oxidation were 422.2 mA·mg-1Pt and 0.43 mA·cm-2Pt,1.2 and 1.1 times higher than those of Pt/C catalyst,respectively.     

聚吡咯-铂纳米复合材料对氧还原的电催化性能研究

利用电化学方法制备聚吡咯（PPy）纳米线和聚吡咯-铂（PPy-Pt）纳米复合材料,Pt纳米簇均匀地分散在PPy纳米线中。在中性的磷酸盐缓冲溶液中对之进行氧还原的电化学测试,结果显示,氧在纳米Pt上的电催化还原电流明显小于在PPy-Pt复合材料上的催化还原电流,只有后者的2/3,表明PPy-Pt复合材料对氧的还原具有较高的催化性能。利用循环伏安法研究了不同扫速下氧在PPy-Pt复合材料上的电催化还原过程,呈现的是典型的扩散控制过程。这种新型的PPy-Pt纳米复合材料,可望用于制备灵敏的氧传感器。     

Pt-Co/C二元纳米催化剂的制备与性能研究

用液相还原法以CoCl2和H2PtCl6为前驱体制备不同Pt-Co配比的Pt-Co/C纳米催化剂,应用于直接甲醇燃料电池阳极反应中.将所制纳米催化剂负载在玻碳电极上,通过电化学循环伏安法和计时电流法对所制备不同配比的纳米催化剂进行甲醇催化氧化活性及稳定性测试.研究结果表明:在酸性介质中,前驱体配比为Pt∶Co=2∶1的Pt-Co/C催化剂具有最佳的催化活性、稳定性和抗CO中毒能力.     

双-Keggin结构多金属氧酸盐对卤酸根离子的电催化还原

双-Keggin结构取代型稀土多金属氧酸盐K10H3[Eu（SiMo4W7O39）2].XH2O（简写为EuSiMo4W7）在水溶液中可进行一系列单电子和两电子的可逆还原过程,产生具有催化活性的杂多蓝,因此,该类化合物是良好的氧化剂和催化剂。采用循环伏安法研究EuSiMo4W7水溶液的电化学性质、扫描速度及溶液pH均对EuSiMo4W7的电化学性质有所影响,同时考察该物质对卤酸根离子还原反应的催化作用,结果表明：EuSiMo4W7对IO3-的催化作用强于对BrO3-的催化作用,而对ClO3-基本上不起催化作用,可见,EuSiMo4W7对3种卤酸根离子还原反应的催化作用按照ClO3-、BrO3-、IO3-的顺序依次增强。