Pt-Sn/Poly(triazine imide)-碳纳米管复合材料的电催化性能

以不同质量比poly(triazine imide)(PTI)-碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)复合物为载体,通过乙二醇还原Pt/Sn前驱体制备了Pt-Sn/PTI-CNTs催化剂。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对制备的催化剂结构、形貌和成分进行表征。结果表明,Pt-Sn纳米粒子在载体上高度分散,粒径分布在2.6～3.7 nm之间,其主要以金属Pt和SnO_x的形式存在。循环伏安(CV)测试表明,PTI的引入对Pt-Sn/PTI-CNTs复合物的催化活性具有明显提升作用,但是加入的量过多会导致电催化性能下降。当加入20%(质量分数)的PTI时,催化剂具有最大的电化学活性面积(ECSA)46.20 m~2/g,乙醇电催化性能最佳。     

碳负载尺寸可控的铂纳米粒子微波合成和表征

分别以XC-72碳和碳纳米管为载体,H₂PtCl₆为前驱体,用微波辐射加热的方法合成了碳负载的铂纳米粒子,并对其进行了EDX、TEM和XRD表征.研究了H₂PtCl₆乙二醇溶液的pH值对微波合成铂纳米粒子的大小、均匀性及其在碳载体上分散程度的影响.研究结果发现对于Pt/XC-72碳,随着pH值从3.4增加到9.5,铂纳米粒子的平均粒径从5.5nm减小到2.7nm;对于Pt/CNTs,随着pH值从3.5增加到9.4,铂纳米粒子的平均粒径从5.3nm减小到2.8nm.另外,随着pH值的增加,铂纳米粒子的尺寸均匀性及其在碳载体表面的分散程度得到改善.     

机磨热加工法合成碳纳米管

机磨热加工法是批量制取碳纳米管(CNTs)的方法之一.在氩气氛中研磨鳞片石墨为无定形的纳米炭粉,而后在1350℃～1380℃下退火获得碳纳米管(CNTs).用XRD,SEM,FE-TEM,HRTEM和拉曼光谱对纳米炭粉及CNTs进行表征.发现:CNTs具有不同的形貌,长度约几毫米,直径为30nm～70nm.螺旋状多壁碳纳米管有高的长径比(～1000)和高的结晶度(ID/IG:～0.03).     

Fe-Mo/Al_2O_3催化剂催化分解甲烷制备碳纳米管:温度对碳管结构的影响

利用化学气相沉积法,以Fe-Mo/Al_2O_3为催化剂,催化分解甲烷气体制备碳纳米管(CNTs).研究了温度,反应时间和气体流速对碳纳米管结构的影响.结果显示:温度是影响碳纳米管壁厚的关键参数.低温导致壁厚为2 nm～7 nm的多壁碳纳米管(MWCNTs)的生成.相对地,高温有利于双壁碳纳米管(DWCNTs)的生长,而更高的温度促使单壁碳纳米管(SWCNTs)的产生.进一步升高温度,得到了壁厚为3 nm～15 nm的MWCNTs和大的炭颗粒.     

高电催化活性染敏电池对电极CNT/TiO_(2-x)N_x材料的制备

以钛酸异丙酯为钛源,CNTs为载体,结合水热和高温NH_3处理技术成功制备了CNT/TiO_(2-x)N_x复合物,并研究了其作为染料敏化太阳能电池(DSSC)对电极材料的电催化性能。采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、X射线光电子能谱和循环伏安等表征手段对CNT/TiO_(2-x)N_x复合物的形貌、结构和电化学性能进行表征。结果表明:直径30~50 nm的CNTs和直径为3~8 nm的TiO_(2-x)N_x纳米线相互交联形成了三维的网状结构,这一结构有利于增大复合物与电解液的接触面积。复合物融合了N掺杂Ti O2的高电催化活性和CNTs的高导电性的优势使得复合物的光电效率高达7.16%,与贵金属催化剂Pt相当,有望成为DSSC对电极材料理想替代材料之一。     

均匀沉淀法制备碳纳米管/氧化锌复合材料的研究

采用均匀沉淀法制备了碳纳米管(CNTs)负栽氧化锌(ZnO)粒子复合材料,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X光衍射分析(XRD)以及热失重分析(TGA)手段对复合粒子进行了表征.研究结果表明:锌离子浓度取0.4mol/L至1.0mol/L时,所得复合材料中的氧化锌粒子大小均匀细小,分散性较好,形貌以粒状为主,大小在40nm左右;纳米氧化锌粒子与碳纳米管结合力较强,CNTs/ZnO复合材料在超声作用下能够稳定存在;反应时间越长,氧化锌粒子含量越高,晶粒越大;热解温度越高,热解时间越长,氧化锌晶粒尺寸越大.     

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。     

PTFE/Bi-SnO_2-CNT电催化膜的结构及性能表征

为了提高电催化膜的电催化性能,通过电化学-水热法制备了以聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜为支撑,Bi掺杂SnO_2修饰的碳纳米管(CNT)电催化膜(PTFE/Bi-SnO_2-CNT),分别进行了膜的电化学性能分析、形态结构表征及水中双酚A (BPA)降解性能实验。结果表明,PTFE/Bi-SnO_2-CNT为多孔导电网络结构,Bi-SnO_2颗粒均匀负载在碳纳米管表面,粒径为3.8 nm,当铋锡摩尔比为1∶15、电沉积电压为2.5 V时,制备的PTFE/Bi-SnO_2-CNT析氧电势为1.75 V,在3 V直流电压下,连续运行12 h, PTFE/Bi-SnO_2-CNT对浓度为30 mg/L的BPA降解率可达76.3%.这一结果说明PTFE/Bi-SnO_2-CNT具有良好的电化学性能、BPA吸附和降解性能,可成为电催化降解水中有机物的新型膜材料.     

在硫基功能化碳纳米管上组装壳层厚度可控的Au@Pt核壳纳米粒子以获得高的甲醇电催化氧化活性

本工作致力于研究核壳结构Au@Pt 纳米粒子(Au@Pt NPs)在多壁碳纳米管(MWCNTs)上的组装,试图获得高的甲醇电催化氧化活性。利用光化学晶种生长法合成了Au@Pt NPs,并通过改变Au与Pt的原子比来控制壳层(Pt层)的厚度,然后将不同壳层厚度的Au@Pt NPs组装到巯基(-SH)功能化的MWCNTs上,获得了一系列Au@Pt/MWCNTs复合物。应用透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了Au@Pt NPs和Au@Pt/MWCNTs复合物的形貌结构、表面化学组成和化学价态,并结合电化学方法研究了Au@Pt NPs的Pt壳层厚度对其组装效果的影响,以及测试了Au@Pt/MWCNTs催化剂对甲醇的电催化氧化的活性。结果表明,Au@Pt NPs通过其表面的Au或Pt与MWCNTs上的-SH形成共价键,从而实现Au@Pt NPs在MWCNTs上的组装。Pt壳层厚度对Au@Pt NPs在MWCNTs上组装的影响较大:当Pt壳层没有完全包裹Au核时,Au@Pt NPs表面暴露的Au促进了Au@Pt NPs在MWCNTs上的组装;而当Pt壳层完全包裹Au核时,Au@Pt NPs表面呈氧化态的Pt(Ⅱ)则对核壳纳米粒子的组装不利。Au、Pt原子比例为1∶1时,Au@Pt NPs能均匀地组装在MWCNTs上,且Au@Pt/MWCNTs(1∶1)催化剂对甲醇的电催化氧化具有较高的活性和稳定性。     

质子交换膜燃料电池中碳纳米管负载的氧电极材料制备与表征

本文介绍了碳纳米管(CNTs)在质子交换膜燃料电池催化剂中的应用,对Pt/CNTs及Pt/C催化剂的比表面积、孔径、孔分布及金属表面分散情况进行了比较.实验发现,具备典型中孔结构的CNTs使得铂金属在其表面分散更加均匀.在催化剂制备工艺的研究中发现,合适的硝酸(40%)处理会使催化剂载体具备更加适宜的孔结构.通过本文的讨论,可以认为Pt/CNTs是一种可以应用在质子交换膜燃料电池上很有前景的电催化剂.