铂钌/聚苯胺/聚砜复合膜电极的制备及对甲醇的电催化氧化

利用电化学聚合分别制备了铂(Pt)及其铂钌(PtRu)/聚苯胺(PAN)/聚砜(PSF)复合膜电极。采用循环伏安法和电化学交流阻抗对复合膜电极的甲醇电催化氧化性能进行了比较与分析。结果表明:PtRu/PAN/PSF电极对甲醇的电催化活性比Pt/PAN/PSF电极的高,铂钌的沉积不仅改变了催化剂表面对氢的吸附性质,而且使氧化物还原峰电位向阴极方向移动。另外,对在不同浓度下沉积的铂钌电极对甲醇的催化效果也做了讨论,验证了RPt∶Ru=2∶1时,复合膜电极具有最好的催化活性。     

直接甲醇燃料电池阴极催化剂Pt/MnO2(C)的制备与研究

采用液相化学沉积的方法制备了含有不同二氧化锰晶型的Pt/MnO2(C)催化剂.通过XRD对该催化剂的结构进行了初步表征,电化学循环伏安法考察了催化剂在氧饱和的0.5mol/L H2SO4溶液中的电化学性能.结果表明,Pt/MnO2(C)催化剂具有良好的氧还原催化性能,二氧化锰晶体的加入起到了一定的助催化效果.     

氢气还原法制备Pt/MoOx/C及其对氧还原的电催化性能

用氢气在高温下还原吸附到碳载体上的钼酸铵和氟铂酸,制备出Pt/MoOx/C金属-氧化物复合型催化剂.考察了Pt/MoOx/C催化剂的电化学性能,经旋转圆盘电极测试表明在低电位区Pt/MoOx/C对含甲醇溶液中的氧还原的催化活性高于Pt/C.     

Pt/C催化剂制备及CO催化氧化性能研究

采用大气压介质阻挡放电辅助氢气热还原方法和氢气热还原方法制备Pt/C催化剂,考察了制备方法及Pt负载量对Pt/C催化性能的影响。采用X-射线衍射(XRD)、循环伏安法、CO催化氧化反应研究Pt/C催化剂的晶相结构、电催化性能和CO催化氧化活性。结果表明:大气压介质阻挡放电辅助氢气热还原所制备的样品具有更高的电化学活性和CO催化氧化活性。当Pt负载量在2%到10%之间变化时,Pt/C-PC催化活性随负载量增加而增加。XRD测试结果显示当Pt负载量为2%,5%和10%时,Pt粒径分别为:10.6 nm,9.1 nm和6.4 nm,说明采用等离子体辅助氢气热还原方法制备的Pt/C-PC催化剂,Pt负载量越大,Pt粒径越小,CO催化氧化活性更高。     

铂/石墨烯复合材料的合成及性能表征

以天然鳞状石墨为原料,采用化学氧化法合成氧化石墨,再经低温热解膨胀得到膨胀石墨;采用微波加热乙二醇法同时还原膨胀石墨和PtClO2-6离子得到铂/石墨烯(Pt/Gr)复合材料.分析了反应前溶液的pH值、微波加热时间以及乙二醇中水含量对Pt/Gr结构及催化性能的影响.通过循环伏安法对Pt/Gr的电化学性能进行了表征.采用透射电镜和扫描电镜观察了Gr和Pt/Gr的表面结构.研究结果表明,在优化的实验条件下可以得到高负载量高分散性的Pt/Gr纳米复合材料.实验得到的40％(质量分数)Pt/Gr的Pt粒子粒径分布在3.0～3.3nm范围内,对氢电极和氧电极反应有高催化活性,可作为质子交换膜燃料电池的电催化剂.     

PtCu/C合金固溶度梯度薄膜催化剂的后处理改性和析氢性能表征

通过离子束溅射(IBS)与Pt,Cu双靶移动工艺制备PtCu/C合金固溶度梯度薄膜。利用1mol/L的HNO_3对梯度薄膜进行表面刻蚀处理,得到具有大比表面积的催化剂表面结构。X射线衍射(XRD)分析结果表明:复合膜电极表层形成了PtCu置换固溶体合金,原有的Pt晶格收缩,晶面间距缩小;原子力显微镜(AFM)和高分辨透射电镜RTEMSTEM测试结果表明:后处理的样品表面具有多峰结构和沟孔状结构;采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)对样品的电化学析氢性能进行测试,结果表明:梯度材料去合金化可以有效地降低铂载量的同时,提高电化学析氢交换电流密度,后处理样品的Pt载量降低20.29%,电化学析氢交换电流密度达到0.004217A/cm~2,催化性能提高20.58%。     

石墨粉末化学镀Ni-P催化剂表面乙醇的电催化氧化

电催化乙醇氧化的阳极材料易失效.在活性炭(C活性)上化学沉积Ni-P颗粒,制备了Ni-P/C活性催化剂,将其填入213型铂电极凹槽之中,制成Ni-P/C活性电极.采用扫描电镜(SEM)和电化学循环伏安法对Ni-P/C活性催化剂性能进行了研究.结果表明:球状Ni-P颗粒以约为100 nm的大小均匀分布于C活性表面;仅C活性电极能催化乙醇发生氧化,但易失活,而Ni-P/C活性电极可以催化乙醇在-0.24 V发生氧化,在阴极极化扫描过程中,-0.39 V时会出现乙醇氧化中间物的氧化峰,催化乙醇氧化的峰电流随循环使用次数的增加而提高,氧化电位逐渐负移,这与Ni-P在碱性条件下电氧化产生Ni(OH)2和NiOOH有关.     

抗甲醇中毒氧还原催化剂铂铋金属间化合物的研究

采用氩弧熔炼后热处理方法制备了PtBi金属间化合物材料.采用循环伏安和旋转圆盘电极手段进行电化学性能测试.通过在0.5mol/LH2SO4+0.25 mol/LCH3OH溶液中氧还原的起始电位和电流密度大小比较发现,与光滑铂电极相比,PtBi金属间化合物具有良好的氧还原催化性能和抗甲醇中毒性能.X射线光电子能谱(XPS)结果表明,PtBi材料中Pt的d电子空穴增加,可能是导致PtBi电极表面氧还原电流增大的原因.     

聚苯胺载铂电极对甲醛的电催化氧化

在金属Ti电极基体上,以循环伏安法聚合得到颗粒状聚苯胺修饰电极,以聚苯胺为Pt的载体,制备得到聚苯胺载铂电极(Pt/PAn/Ti),并通过扫描电镜和循环伏安法对该电极进行了表征。以Pt/PAn/Ti电极为阳极研究了甲醛在该电极上的氧化,结果表明,聚苯胺的存在使得铂微粒分散程度更好,有效面积更大,对甲醛的电催化氧化的电流密度达到77.2mA/cm2,是同样条件下没有聚苯胺电极的2.3倍。同时,该电极对甲醛的催化氧化效果与铂的沉积量有一定关系。     

乙二醇稳定的NaBH4还原法制备纳米Pt/C催化剂

分别采用乙二醇(EG)和H2O为溶剂,通过NaBH4还原法在酸性pH≤2和碱性pH≥12条件下制备了铂担裁量为20%(质量分数)的Pt/C催化剂,利用TEM、CV及LSV等方法对催化剂进行了表征与测试,考察了EG在NaBH4还原法中对铂纳米颗粒的稳定作用.结果表明,EG作溶剂、碱性pH≥12时,通过NaBH4还原法制备得到了平均粒径约2.5nm、粒径分布窄、在碳裁体上分散均匀的Pt/C催化荆;该催化剂的电化学比表面为74.4m2/g Pt,0.8V vs NHE时通过LSV得到的单位质量铂对甲醇电催化氧化的电流密度为229.1mA/mg Pt,分别是相同条件下H2O作溶剂时制备得到的Pt/C催化剂的5.倍和5.3倍.     

石墨化介孔碳包裹WC纳米粒子的构建及其氧还原性能研究

采用模板复型辅助的化学气相沉积法(CVD)成功制备出一种非贵金属的氧还原反应(ORR)催化剂材料—包裹碳化钨纳米粒子的石墨化介孔碳(WC/MG)复合物。制备的介孔结构WC/MG复合材料不仅具有高氧还原反应电化学催化活性, 还表现出良好的电化学稳定性。在O₂饱和的0.1 mol/L KOH电解质溶液中, 900℃制备的样品WC/ MG-900其半波电势(E_1/2)和极限电流密度仅比商用贵金属催化剂Pt/C分别低50 mV 和 0.2 mA/cm²。Koutecky- Levich曲线和旋转环盘电极实验均表明, 该介孔结构的WC/MG复合材料表现出近似4电子的ORR反应途径, 具有可与Pt/C催化剂相比拟的ORR催化活性, 以及比Pt/C更优越的电化学稳定性和耐甲醇性能, 使得该介孔结构WC/MG复合物在氧还原电极材料中表现出良好的应用前景。     

基于Pt/CNTs催化剂的燃料电池Pt/Buckypaper催化层的制备与表征

为了提高质子交换膜燃料电池催化剂中贵金属的利用率,以碳纳米管(CNTs)负载Pt为催化剂,设计制备了具有催化剂梯度分布结构的Pt/buckypaper催化层。利用扫描电子显微镜等多种表征手段,观察与分析了催化剂和催化层的结构及Pt含量分布,并考察了它们的电化学性能。结果表明,Pt/CNTs催化剂中Pt颗粒在超声混酸氧化处理过的CNTs表面上分布均匀,平均直径为2.4nm。其电化学活性表面积(ECSA)接近于商用Pt/C催化剂的值,比质量活性(MA)则远高于商用催化剂,且具备更为优异的电化学循环稳定性。利用这种催化剂制备的Pt/buckypaper催化层保持着较大的ECSA,表明其中的Pt颗粒具有较高的利用率,体现了这种新颖结构的独特优势。     

纳米WC的合成及Pt/WC电催化性能的研究

以钨粉为钨源, 酚醛树脂(PF)为碳源, 采用溶胶?凝胶法合成纳米碳化钨(WC). 以甲醛(HCHO)为还原剂, 在含有纳米WC的氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)悬浮液中还原氯铂酸制备纳米WC负载纳米Pt的复合粒子, 再采用Nafion溶液制备质子交换膜燃料电池工作电极. 运用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等对前驱体及试样进行表征, 并在酸性介质中采用循环伏安法测试工作电极的电化学催化活性. 结果表明: 采用溶胶?凝胶工艺制备的WC沿(100)晶面择优取向, 其晶面间距为0.25nm, Pt主要沿(111)晶面择优取向, 其晶面间距为0.23nm. 10wt% Pt/WC在0.5mol/L H₂SO₄中的催化电流密度达到28.5mA/cm², 并发现纳米WC与Pt之间存在协同催化作用.     

多孔铂电极活性的电化学研究进展

多孔铂电板广泛应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池等诸多领域,其活性直接影响着产品的应用性能和使用寿命.通过O2(g)、Pt/YSZ体系的电化学行为讨论了多孔铂电极活性的研究进展,分别描述和分析了多孔铂电极活性的电化学测试方法、三电极测量体系以及电化学测试的影响因素等.     

叶酸在聚苯胺修饰铂电极上的电催化氧化行为

采用电化学聚合法制备了聚苯胺修饰的铂电极(PAN/Pt),并用循环伏安法(CV)研究了该电极对叶酸(FA)的电催化氧化性能。结果显示:FA在裸铂电极上的直接电化学氧化十分迟缓,无氧化峰出现,而在PAN/Pt修饰电极上0.561V处出现氧化峰,表明此电极对FA有很良好的电催化作用。另外,氧化峰电流与叶酸浓度在1×10-12 mol/L~1×10-6 mol/L范围内呈线性关系,检测限为1×10-11 mol/L。利用该电极测定市售叶酸片中的叶酸,获得令人满意的结果。     

透明Pt对电极的制备及其在DSSC中的应用

采用简单的电化学沉积法在FTO导电玻璃表面制备了透明的Pt电极,用紫外可见分光光度计和电化学循环伏安法分析了透明Pt对电极的透光性及电催化活性,结果表明,此种方法制备的透明Pt对电极的透光率达到了80%,且具有良好的电催化性能,组装DSSC的效率达到了3.54%。     

Co修饰的碳载Pt纳米粒子催化剂的制备与表征

质子交换膜燃料电池阴极需要使用高活性的电催化剂来加速氧还原反应(ORR)速率,而提高活性成分贵金属铂(Pt)的功能反应利用率可解决其关键问题.本工作利用过渡金属钴Co(Ⅱ)?有机框架(Co?MOF)为前驱体合成ORR催化剂载体Co/C,并采取浸渍?液相还原法负载Pt纳米粒子制备了合金Pt?Co/C催化剂.通过对样品的孔隙结构、物相结构、微观形貌等表征,证实了载体Co/C具有较大的比表面积和相互连通的分级介孔结构,其独特的形貌、丰富的孔隙结构使负载的Pt纳米颗粒均匀分布、粒径范围窄,平均粒径约为6.8 nm.进一步对催化剂进行电化学性能评价,其电化学活性表面积(ECSA)接近于商用Pt/C催化剂的值,结果表明合金催化剂中活性成分Pt具有较高的利用率,同时还表现出载体独特的孔隙结构优势.     

联氨气体传感器的敏感物质的选择

通过筛选试验,并采用化学还原法制备了催化联氨氧化的Pt/C催化剂;透射电子显微镜(TEM)表明催化剂具有较小的粒径;利用电化学循环伏安法研究Pt/C催化剂催化联氨氧化的活性,担载在碳载体上的Pt催化剂对联氨的电氧化具有着更高的催化活性;电化学计时电流法表明Pt/C催化剂有着较好的工作稳定性。     

TiO_2-Pt/CuS光电材料的制备及性能研究

采用电化学沉积Pt和化学沉积CuS的方法对TiO2纳米管阵列电极进行复合修饰,获得了二元TiO2-Pt和三元TiO2-Pt/CuS纳米结构体系。用SEM和TEM-EDS对催化剂进行了表征,并用水和有机物作为目标物,评价所制备的催化剂的光电活性。结果表明,TiO2在电化学和化学沉积后都能够保持原有形貌;Pt在纳米管内和阵列表面都有沉积,部分CuS与Pt形成混相复合状态。水的分解和有机物的降解的结果表明,所制备的光电材料的光电活性顺序为TiO2-Pt/CuSTiO2-PtTiO2。     

氧化锆氧传感器多孔Pt/YSZ电极的制备与表征

在氧化锆基片上丝网印刷Pt电极浆料,并在不同的温度下烧结制成电极。用扫描电镜表征烧结后多孔Pt/YSZ电极的微观形貌,并用电化学阻抗谱(EIS)研究多孔Pt/YSZ电极的电学性能。结果表明:烧结温度对电极微观形貌的影响很大,多孔Pt/YSZ电极有优良的催化性能。