在柠檬酸盐溶液体系中金核@铂壳纳米粒子的光化学合成

在含有不同Au:Pt摩尔比的双金属离子和单一Pt(Ⅳ)离子的柠檬酸盐溶液体系中,分别利用光化学共还原和Au晶种生长法合成了Au核@Pt壳纳米粒子。借助于透射电子显微镜的表征,研究了在2种制备方法中复合纳米粒子的尺寸变化规律;利用X射线光电子能谱(XPS)分析了复合纳米粒子的表面化学态和它们的结构,证实形成的Au@Pt纳米粒子为核-壳结构。     

电催化氧化甲醇反应低成本高活性的Pd核@Pt壳纳米粒子的光化学合成与表征研究(英文)

研究了PEG-丙酮体系中光化学合成Pd纳米粒子并在同一体系内在获得的Pd纳米粒子表面光化学还原Pt(IV)离子获得Pd核@Pt壳纳米粒子。通过改变Pd晶种对Pt(IV)的比例,能够有效调节复合粒子的Pt壳厚度。经HR-TEM和XPS分析,结果表明,获得的纳米粒子的平均粒径为5.3~7.1 nm,具有核-壳复合结构。电化学分析表明Pd:Pt摩尔比1:1、4:1的Pt核@Pt壳纳米粒子具有与Pt相似的催化活性和稳定性,且成本更低,可能被用作直接甲醇燃料电池阳极催化材料。     

胶体法制备高活性Pt-Ni双金属纳米粒子及其甲醇催化性能研究

采用胶体法分别以乙酰丙酮铂(Pt(acac)_2)和乙酸镍(Ni(ac)_2·4H_2O)为前驱体制备了(1:3,1:1,3:1)不同摩尔比的Pt-Ni合金纳米粒子,将其负载在XC-72碳黑载体获得Pt-Ni/C双金属催化剂,其中Pt_3Ni/C催化剂催化活性最高,其正向扫描峰电流密度是42.5 m A·cm~(-2),分别是Pt Ni/C、Pt Ni3/C和Pt/C催化剂的3.2、5.3和1.2倍;而催化剂抗中毒能力则是Pt Ni_3/C最强(I f/I b值为23.5)。TEM和XRD分析表明Pt-Ni双金属纳米粒子单分散性好,粒径分布为2~4nm;同时XPS结果表明Ni的掺杂改变了Pt的外层电子层结构,减少了表面Pt原子对CO的吸附,释放出更多的Pt活性位,从而提高了Pt-Ni/C双金属催化剂的电催化活性和抗中毒能力。     

AuPd/C作为直接NaBH4-H2O2燃料电池阳极催化剂的性能

采用浸渍还原法制备不同比例的AuPd/C纳米粒子;分别采用X线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对催化剂进行结构和形貌分析;利用CHI660a电化学工作站对催化剂进行电化学测试,结果表明:催化剂材料均为面心立方结构,AuPd/C中纳米合金粒子的粒径为5 nm左右,比Au/C中的纳米Au粒子更小,且均匀分散在VXC-72R炭黑的表面;Au/C的峰电流密度为25.05 mA/cm2,与Au/C相比,AuPd/C明显提高NaBH4的电氧化催化活性;以纳米AuPd/C为阳极催化剂、Au/C为阴极催化剂制成直接NaBH4-H2O2燃料电池(DBHFC),发现以Au1Pd2/C为阳极催化剂的DBHFC拥有良好的电池性能;在温度为60℃、NaBH4浓度为1 mol/L时DBHFC的最大功率密度达到114.6 mW/cm2。     

PS@Au核壳复合粒子的可控合成及粒径对催化性能的影响

采用适当的化学镀工艺,通过对核层聚苯乙烯微球粒径的调制,可控合成了粒径连续可调的PS@Au核壳复合粒子,其球形度较高,无团聚,催化活性优良。利用SEM、XRD和UV-Vis,结合催化性能测试,研究了粒径对PS@Au核壳复合粒子催化性能的影响。结果表明:PS@Au核壳复合粒子较大的比表面积是其取得优良催化性能的物理本质,此外,粒径对其表面微观形貌、Au纳米粒子的生长方式及其催化性能都有显著影响。粒径较小时,核层曲率较大,Au纳米粒子呈发散式生长,表现出孤立的纳米颗粒状结构。此时,比表面积和表面能最大,催化活性最高。随着粒径增大,曲率逐渐减小,Au纳米颗粒表现出近似的薄膜状结构,比表面积和表面能逐渐降低,催化性能逐渐下降。核壳复合粒子的粒径达到400 nm时,Au纳米粒子的表面形貌开始由孤立的颗粒状结构向连续薄膜状过度。     

聚苯胺增强 Pt / C 催化剂活性和稳定性研究

目的制备一种具有高稳定性和高催化活性的Pt/C@PANI"核/壳"结构催化剂。方法利用原位化学氧化聚合法制备聚苯胺修饰Pt/C@PANI"核/壳"结构催化剂,采用循环伏安加速寿命实验,结合电化学活性表面积、氧还原活性、X-射线光电子能谱和透射电镜,考察所制备催化剂的活性和稳定性,通过密度泛函理论探究PANI增强Pt/C催化剂活性和稳定性的量子化学本质原因。结果电化学测试表明, Pt/C@PANI催化剂的催化活性与聚苯胺包覆层含量和厚度密切相关,Pt/C@PANI(30%)催化剂具有最好的催化活性,其质量比活性和比表面比活性分别为商业化Pt/C催化剂的1.6和1.8倍。加速寿命实验表明,Pt/C@PANI(30%)催化剂具有很好的稳定性,经过1500圈CV扫描后,其电化学活性表面积仅下降了30%,而商业化Pt/C催化剂降低了83%。理论计算表明,PANI将电子转移给载体C,导致自身空穴增加,PANI部分氧化,导电性增强;PANI的存在使Pt/C@PANI体系的HOMO能级升高,减小了与氧气分子LUMO能级的差异,有利于电子从催化剂HOMO转移到氧分子的LUMO轨道,使得氧容易得到电子;PANI吸附后,Pt原子d带中心显著降低,利于中间物种的脱附,催化活性更高。结论 PANI包覆层抑制了Pt纳米粒子在载体表面的迁移、团聚长大和溶解/再沉积,有效地解决了Pt/C催化剂的Ostwald肿大,催化剂的活性和稳定性得到显著提升。     

Au核壳纳米催化剂的制备及性能研究

采用化学镀工艺,制备了催化性能优良的Au核壳结构纳米催化剂,表面Au颗粒粒径约为16nm,结构致密,单分散程度较高。利用扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis),结合产H2量测试,研究了络合剂和还原剂的加入顺序对Au核壳结构纳米催化剂催化性能的影响。结果表明:先加络合剂所制备样品在亚甲基蓝脱色反应中表现出最高的反应速率和产氢量,具有最高的催化反应活性。较高的纳米Au颗粒粗糙度和Au负载量是其取得优良催化活性的原因。     

原位一步法合成Ag/Fe2O3磁性核壳纳米粒子

采用原位法在低温下一步合成Ag/Fe2O3磁性核壳纳米粒子,并采用XRD,TEM和UV光谱研究了Ag-Fe2O3核壳纳米复合材料的结构。结果表明,纳米银粒子表面被Fe2O3层包覆,Ag核的平均粒径大约为35nm,Fe2O3壳层平均厚度约为7.5nm或15nm,形成了核壳结构的电磁复合纳米粒子。在室温下,饱和磁化强度达到0.98(A·m2)·kg-1,矫顽力8.48×103A/m;Ag/Fe2O3核壳粒子的导电率达到0.62S/cm。通过此法可以比较容易的控制核和壳的尺寸以及复合粒子的单分散性,并得到较高的产率,在催化剂、医药、光电等领域有着广阔的应用前景。     

碱性条件下M/C(M=Pt, Pd, Ni, Ag, Au)对甲醇氧化电催化活性的对比研究

用化学还原法制备了M/C(M=Pt, Pd, Ni, Ag, Au) 5种纳米金属碳截催化剂,用XRD、XPS分别表征活性物的晶相结构、表面组成和价态形式,用TEM观察催化剂微观形貌,用循环伏安法测定不同催化剂对甲醇氧化的电催化活性。结果表明,催化剂中的纳米金属粒径在3~11 nm之间,纯度较高,在载体表面的分布较为均匀;Pd/C催化剂对甲醇氧化有较好的催化作用,Ni/C对甲醇氧化有一定的活性,而Ag/C和Au/C几乎没有活性。在1 mol·L-1CH3OH+1 mol·L-1NaOH条件下,Pd/C对甲醇氧化最高峰电流密度为890 mA·mg-1,约为Pt/C的66%,Ni/C对甲醇氧化最高峰电流密度为6.3 mA·mg-1,仅为Pt/C的0.46%。     

Pt纳米粒子结构特性和相变规律的分子动力学研究

铂（Pt）具有优良的催化活性,在能源和储能等领域都有广泛应用。研究表明,Pt的催化能力取决于表面活性位点的数量和种类,但其表面活性的调控机制尚不完全清楚。本研究利用分子动力学方法,基于LAMMPS软件,研究了Pt纳米粒子的结构特性和相变规律。结果表明,Pt纳米粒子无序原子占比随粒子半径的增大而减小,Pt纳米粒子的整体熔化温度随着粒子半径的减小而减小。此外,Pt纳米粒子根据配位数可以更深入地划分为核心和壳体2个部分,核心的配位数与块体材料相同为12,壳体的厚度为0.27nm(约为2层原子的厚度),且其配位数随核心距离的增大而减小。这一独特的核壳结构中壳体原子的势能比核心原子低。研究发现,当温度为1300 K时,粒子半径为3 nm Pt壳层原子熔化,而核内原子未熔化。因此,通过相变规律可以调控Pt催化剂的结构特性,为表面活性的调控提供理论依据。     

Preparation and catalytic activity of CO-resistant catalyst core-shell Au@Pt/C for methanol oxidation

Au@Pt core-shell nanoparticles were successfully synthesized by a successive reduction method and then assembled on Vulcan XC-72 carbon surface.Furthermore,its composition,morphology,structure,and activity towards methanol oxidation were characterized by UV-vis spectrometry,transmission electron microscopy (TEM),high-resolution TEM (HRTEM),X-ray diffraction (XRD),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),and cyclic voltammetry (CV).Results reveal that Au@Pt/C catalyst has better activity towards methanol oxidation than the pure platinum prepared under the same conditions.When the atomic ratio of Au to Pt in the prepared Au@Pt/C catalyst is 1∶2,this catalyst exhibits best electrocatalytic activity towards methanol oxidation in acidic media,and the peak current density on this catalyst is ～2.0times higher than that on Pt/C catalyst.The better catalytic activity of Au@Pt/C results from its better resistance to toxic CO than Pt/C because the CO oxidation on Au@Pt/C is 60 mV more negative than the case on Pt/C.     

碳载金铂双金属催化剂催化活性研究

采用KBH4做还原剂、PVP做保护剂,化学法一步合成Au-Pt合金纳米粒子,应用UV-Vis、TEM、XRD等手段对其进行了表征.将所合成的合金纳米粒子负载在碳黑上,获得Au-Pt双金属碳载催化剂,应用循环伏安法(CV)检测了催化剂对甲醇的电催化氧化活性.研究表明,Au-Pt/C催化剂的催化活性明显高于Pt/C的,说明...     

Photochemical synthesis of bimetallic Au-Ag nanoparticles with "core-shell" type structure by seed mediated catalytic growth

The colloidal Au core/Ag shell structure composite nanoparticles were synthesized in PEG-acetone solution by photochemical route. The monodispersed Au nanoparticles with average diameter of 3.9 nm were used as growth seeds. The optical property of colloids and the sizes of composite nanoparticles were characterized when the molar ratio of Au to Ag ranges from 4 : 1 to 1 : 4. The results show that a composite nanoparticle structure similar to strawberry shape is formed at the molar ratio of Au to Ag from 4 : 1 to 1 : 1; the composite nanoparticles consisting of a core of Au and shell of Ag were generated at the 1: 4 molar ratio, having a striking feature of forming interconnected network structure.     

Monte Carlo simulations of the structure of Pt-based bimetallic nanoparticles

Pt-based bimetallic nanoparticles have attracted significant attention as a promising replacement for expensive Pt nanoparticles. In the systematic design of bimetallic nanoparticles, it is important to understand their preferred atomic structures. However, compared with unary systems, alloy nanoparticles present greater structural complexity with various compositional configurations, such as mixed-alloy, core–shell, and multishell structures. In this paper, we developed a unified empirical potential model for various Pt-based binary alloys, such as Pd–Pt, Cu–Pt, Au–Pt and Ag–Pt. Within this framework, we performed a series of Monte Carlo (MC) simulations that quantify the energetically favorable atomic arrangements of Pt-based alloy nanoparticles: an intermetallic compound structure for the Pd–Pt alloy, an onion-like multishell structure for the Cu–Pt alloy, and core–shell structures (Au@Pt and Ag@Pt) for the Au–Pt and Ag–Pt alloys. The equilibrium nanoparticle structures for the four alloy types were compared with each other, and the structural features can be interpreted in terms of the interplay of their material properties, such as the surface energy and heat of formation.     

Enhanced catalytic performance for selective oxidation of propene with O_2 over bimetallic Au-Cu/SiO_2 catalysts

Au-Cu bimetallic nanoparticles with uniform size,shape,and compositions were synthesized by wet chemistry method,and then the Au-Cu/SiO_2 catalyst supported on SiO_2 was prepared.Meanwhile,their catalytic activity for the selective oxidation of propene to acrolein using O_2 as an oxidant was evaluated.The bimetallic catalyst shows a significantly enhanced catalytic performance comparing with Au and Cu monometallic catalysts.Characterization of the materials and kinetic study was conducted to explore the cooperating mechanism of Au and Cu for improving the catalytic activity of the bimetallic catalyst.Cu component can segregate to the alloy surface and the Au-Cu alloy transferred to Au-CuO core/shell structure after annealing during the preparation process.Based on the Mars-van Krevelen mechanism for the selective oxidation of propene over the prepared catalysts,the coexistence of CuO can promote the adsorption and activation of O_2.Meanwhile,the electrons transfer from Au to Cu in the catalyst can facilitate the adsorptions of both oxygen on CuO sites and propene on Au sites.The combined effects of the above two aspects result in the high catalytic activity of the Au-Cu/SiO_2 catalyst for selective oxidation of propene to acrolein,compared to the Au/SiO_2 and CuO/SiO_2 catalysts.     

PtPb/ C 催化剂的制备及其对甲酸电氧化的催化性能

目的通过Pb元素的添加来提高Pt/C催化剂电催化氧化甲酸的性能。方法通过乙二醇协助硼氢化钠还原法,以氯铂酸为Pt源和硝酸铅为Pb源制备不同原子比的PtxPb/C催化剂。采用X射线衍射光谱法(XRD)和透射电子显微镜技术(TEM)表征样品的晶体结构和颗粒形貌;采用循环伏安法表征样品催化氧化甲酸的性能。结果利用乙二醇协助硼氢化钠还原法成功制得了Pt和Pb原子比不同的PtxPb/C催化剂,XRD和TEM测试结果表明这些样品均为Pt的面心立方结构,且颗粒大小均一、分散均匀,其平均粒径为4 nm左右。循环伏安测试结果表明PtxPb/C催化剂催化氧化甲酸的性能优于商业Pt/C催化剂的催化性能,且受Pt和Pb原子比的影响,当原子比为5∶1时,其对氧化甲酸的催化性能最好,峰电位对应的Pt的比质量活性达到2000 m A/(mg Pt),远远高于商业Pt/C,同时计时电流曲线表明其具备良好的稳定性。结论 Pb原子的加入影响了Pt原子的电子结构,与Pb对Pt的协同作用共同促进了CO等中间产物在Pt表面的快速氧化,降低了催化氧化甲酸的初始电位,促使甲酸在低电位直接氧化为CO2和H2O,提高了其催化氧化甲酸的峰电流,有效减轻了Pt中毒,提高了其催化活性。     

Novel Coated Pt@SnO2/Al2O3 Catalyst for Propane Dehydrogenation

采用了连续还原超声波震荡负载的方法制备了新型包裹负载型Pt@SnO2/Al2O3催化剂,特殊的包裹结构使其具有较好的抗聚集和耐烧结性能并利用了透射电镜对其结构进行了表征.相比传统浸渍负载型的催化剂来讲,当铂锡的摩尔比为1∶1.5时制备的Pt@SnO2/A12O3催化剂展现出优异的丙烷催化脱氢性能和高温稳定性,这也进一步证实了SnO2壳和Pt核之间强烈的相互作用.     

喷雾干燥法制备碳载铂钴镍合金催化剂及其甲醇催化氧化性能研究

本文以氯铂酸、氯化镍和硝酸钴为原料,XC-72炭黑为载体,通过雾化干燥法结合煅烧还原制备碳载铂基（PtCo Ni）分散性好的多元合金纳米粒子催化剂。重点研究表面经过改性的炭黑对合金纳米粒子形成和分散的影响规律,研究碳载PtCoNi（原子比为1:1:1）合金纳米粒子的甲醇催化氧化活性、抗CO中毒能力和耐久性,以及不同原子比对催化氧化甲醇活性和抗CO中毒能力的影响规律。研究结果表明,采用表面改性后的炭黑作为载体,制备的碳载铂基（PtCoNi）催化剂为合金纳米粒子,且纳米粒子在炭黑表面分散均匀,粒径分布在1-4nm,平均粒径为2.3nm;与商用的Pt/C催化剂相比,PtCoNi/C（原子比为1:1:1）催化剂具有更高的甲醇催化氧化活性、耐久性和抗CO中毒性;不同原子比铂基多元催化剂在催化氧化甲醇活性上的顺序为：PtCoNi/C>Pt3CoNi/C>Pt5CoNi/C,抗CO中毒性顺序为：PtCoNi/C>Pt3CoNi/C>Pt5CoNi/C。