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-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。     

碱性介质中甲醇在PdNi/MWCNT上的电化学氧化

采用乙二醇还原方法制备直接甲醇燃料电池阳极PdNi/MWCNT催化剂.通过循环伏安、线性扫描、计时电流及电化学阻抗谱等测试,研究PdNi/MWCNT在碱性介质中对甲醇电氧化反应的催化性能.结果表明,与Pd/MWCNT相比,PdNi/MWCNT具有较高的甲醇氧化活性,Ni的引入加速了中间物种的氧化,使甲醇氧化反应在较低电位发生;PdNi/MWCNT显示出较低的活性衰减速率,表明其具有良好的抗中毒能力.     

浸渍还原法对DMFC阳极催化剂的影响

采用三种不同还原方法制备直接甲醇燃料电池PtRu/C阳极催化剂。TEM测试结果显示,乙二醇还原法制备的催化剂具有较小的平均粒径,且催化剂粒子在载体表面分布均匀。循环伏安测试表明,乙二醇还原法和甲醛还原法制备的催化剂具有较低的起始氧化电位和较高的甲醇氧化电流密度。计时电流法试验表明,乙二醇还原法制备的催化剂活性衰减较慢,具有较高的电化学稳定性.     

CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂的改性及其CO_2加氢合成甲醇催化性能的研究

分别以Pd修饰的碳纳米管(Pd/CNT)、碳纳米管(CNT)、CeO2、ZrO2和Pd为促进剂对CuO-ZnO-Al2O3催化剂进行改性,在反应温度230~270℃、压力2.3~2.9 MPa、空速3 000~9 000 h-1条件下,考察各催化剂在CO2加氢合成甲醇反应中的催化活性,并利用SEM、XRD、H2-TPR、BET测试技术对催化剂进行结构表征.结果表明:促进剂对CuO-ZnO-Al2O3催化剂的改性作用依次为:Pd/CNTCNTZrO2CeO2Pd.其中,Pd/CNT作为一种高效促进剂,显著提高了催化剂的比表面积,减小了催化剂的颗粒直径,促进活性组分Cu的分散,提高催化剂的还原性能,明显改善CuO-ZnO-Al2O3催化剂的催化性能.     

稀土铈掺杂纳米Pd粒子的制备及催化性能

以Pd、Ce为原料 ,用电弧等离子体法制备了纳米复合粉体。用TEM、XRD、SEM及等离子体发射光谱等方法研究其结构和组成。采用机械方法将纳米PdCe加载到γ Al2 O3载体表面上制成负载型纳米催化剂 ,以CO氧化反应为探针测试其催化活性 ,结果表明 ,纳米PdCe催化剂具有很好的催化活性。     

硅钨酸对甲醇燃料电池阳极PtRu催化剂性能的影响

用硅钨酸(H4[Si O4(W3O9)4]·x H2O)去修饰直接甲醇燃料电池(DMFC),制备PtRu/CNT-Si W12复合催化剂。电化学测试表明,与PtRu/CNT催化剂相比,PtRu/CNTSi W12催化剂起始氧化电位负移,活性增强,电荷转移能力增大,具有更高的抗中毒能力。     

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。     

钯/碳纳米球复合材料的制备及对甲酸的电催化氧化

我们以葡萄糖为原料,采用水热法制备了粒径较为均一的碳纳米球,通过硼氢化钠共还原法合成了钯/碳纳米球(Pd/C_(NS))复合材料,并通过X射线衍射、透射电镜及循环伏安等技术对Pd/C_(NS)催化剂的粒径、形貌和电化学性质进行了表征。我们所制备的Pd/C_(NS)催化剂对甲酸电氧化具有较好的催化活性,其活性接近于在商业化Cabot Vulcan 72R载体上负载的钯催化剂,表明Pd/C_(NS)复合材料有望作为甲酸燃料电池阳极材料。     

DMFC阳极催化剂的性能影响因素研究

为提高DMFC阳极催化剂的催化活性,采用化学还原法制备了Pt-Ru/C催化剂,考查了还原剂浓度、还原溶液pH值及还原温度对催化剂性能的影响;利用粉末微电极测试循环伏安曲线和稳态极化曲线,考核了上述催化剂在0.5 mol/L CH3OH和0.5 mol/L H2SO4混合溶液中,对甲醇阳极催化氧化活性的影响.XRD和TEM分析表明:还原溶液pH为8,80℃还原时,制备的催化剂性能好于其他工艺制备的催化剂;Pt-Ru合金催化剂颗粒在碳载体上分散均匀,粒径较小,平均为4 nm左右.还原剂浓度对催化剂性能有一定影响,还原剂浓度不宜过大.     

甲醇系燃料电池催化阳极研究进展

直接碱性甲醇燃料电池因其体积小、能量密度大等优点已成为最具发展前景的燃料电池之一。传统的燃料电池普遍采用酸性电解质,由此带来的材料腐蚀一直是电池实际应用的瓶颈,本文讨论的燃料电池采用碱性电解质,以阳极为代表的甲醇电化学氧化催化剂的选择可不再受只有铂才会表现较高的电催化活性的限制。近十年的研究成果表明非铂的Au,Pd,Ni基催化剂和钙钛矿型稀土氧化物均具有较理想的甲醇阳极催化性能。同时综述了阳极催化的相关反应机理,为进一步发展新型催化剂提供了新方向。     

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.     

直接甲醇燃料电池用抗CO电催化剂研究进展

直接甲醇燃料电池采用甲醇为燃料,甲醇氧化所产生的毒性中间体CO会导致直接甲醇燃料电池阳极产生较高的过电位,这是影响其性能的主要原因,使用抗CO催化剂是解决该问题的根本方法.从单组分、二组分和多组分电催化剂以及非贵金属催化剂等方面,详细综述了近年来直接甲醇燃料电池用阳极电催化剂在制备方法、电催化活性和抗CO中毒等方面的研究进展.结果表明,不同的合金组成和催化剂载体以及工作温度对阳极催化剂的催化活性有着直接的影响.     

CH4浓度检测用钯催化剂性能及H2-TPR研究

采用溶胶-凝胶法制备了孔径分布为50～100 nm的γ-Al2O3载体,浸渍法负载助剂CeO2,K2O和MgO.测试了助剂改性的Pd/Al2O3催化剂上CH4催化氧化反应性能.结果表明:助剂提高了Pd/Al2O3催化剂上CH4催化氧化的活性和稳定性.负载20?O2催化剂的反应活性与稳定性较好,其转化率达到90%时的反应温度为351 ℃,转化率达到10%时的反应温度为252 ℃,相比Pd/Al2O3催化剂分别降低了125 ℃和118 ℃.H2-TPR表征结果表明:含有CeO2的催化荆在110～170 ℃之间出现一个PdO物种的还原峰,PdO还原峰的面积与还原温度分别与催化剂的反应活性相一致.     

纳米Pt/石墨电极材料的电催化性能研究

采用真空离子镀, 在经活化的石墨电极上沉积纳米Pt ;并通过扫描电子显微镜SEM 对改性 后的石墨电极试样微观组织进行观察研究.在此基础上, 利用电化学工作站研究了石墨电极试样电 催化性能, 并探讨了峰值电流与甲醇浓度以及峰值电流密度与扫描速度的关系.研究结果表明, 具 有粗糙表面的纳米Pt/石墨电极, 其峰值电流受甲醇浓度的影响.随着甲醇浓度的上升, 甲醇氧化 峰电流密度增加, 特别在高甲醇浓度时, 呈现线性关系, 显示了其具有良好的抗催化剂毒化能力.此 外, 在峰值电流密度与扫描速度的关系的测试中, 出现两个线性区, 但斜率相差不大, 进一步说明纳 米Pt/石墨电极受控制步骤影响较小.     

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-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.     

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.     

IrO_2氧析出催化剂在SPE电解池中的应用

通过Adams热解氧化法制备了IrO2氧析出阳极催化剂,并采用XRD、FE-SEM、循环伏安法(CV)和稳态极化曲线等方法对催化剂的理化性能进行了表征。结果表明,热处理温度越高催化剂表面活性位越少、氧析出活性越低;但热处理温度高也提高催化剂的结晶度,进而降低了催化剂的电阻。以IrO2为氧析出阳极催化剂,水电解试验显示SPE电解池槽压取决于IrO2电催化性能及其自身电阻大小。而450℃为较合适的热处理温度,此时催化剂在整个电流密度内表现出了最佳电催化性能。     

Pt/Ni-Co/CNTs催化剂的制备及其电化学性能研究

采用Ni与Co离子共掺杂改性Pt/CNTs催化剂。首先采用液相浸渍法制备Ni-Co/CNTs,通过X射线衍射与能谱结果判断是否成功制备Ni-Co/CNTs,通过电催化甲醇氧化反应活性优化掺杂量,并比较了掺杂的Pt/Ni-Co/CNTs与未掺杂的Pt/CNTs的电化学活性和稳定性。实验结果显示：Ni-Co最优掺杂量为30%,改性的Pt/Ni-Co/CNTs具有更高的电催化活性和更好的稳定性。文章对Pt/CNTs催化剂改性、降低甲醇燃料电池阳极催化剂的成本、改善催化剂中毒等问题有一定的指导作用。