介孔碳化钨负载铂催化剂对甲醇氧化的电催化性能

采用硬模板法制备了介孔碳化钨(m-WC), 进一步还原铂的前驱体(H2PtCl6)得到Pt/m-WC催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品的物相、结构和形貌进行了表征。结果表明, 所制得的m-WC载体为单一的碳化钨相, 孔径为10~20 nm, Pt/m-WC催化剂中Pt的粒径约为3.4 nm, 主要以金属态形式存在, 相对比较均一的Pt纳米粒子均匀地分散在载体的表面和孔道中。电化学测试结果表明, 与普通WC载Pt催化剂(Pt/c-WC)相比, Pt/m-WC催化剂具有较大的电化学活性表面积, 对甲醇呈现出更高的电催化氧化活性和更好的稳定性。     

纳米多孔PtNiMo合金的制备及其对甲醇电催化氧化性能的研究

利用脱合金的方法制备了纳米多孔铂镍钼(NP-PtNiMo)合金纳米催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)和电化学测试的方法对NP-PtNiMo合金纳米催化剂的表面形貌、成分、物相和电催化性能进行了表征。运用循环伏安法(CV)和恒电位极化评价了NP-PtNiMo合金纳米催化剂在室温下对甲醇的电催化氧化性能。结果表明,NP-PtNiMo合金纳米催化剂比商业Pt/C催化剂具有更好的电催化氧化甲醇的性能,更好的电催化稳定性以及更好的抗CO中毒的能力。     

铁氮掺杂活性炭载体增强碳载铂基催化剂氧还原反应稳定性EI北大核心CSCD

修饰和改良载体是改善质子交换膜燃料电池阴极铂基催化剂性能的主要途径。以铁氮(FeN)掺杂活性炭(Black Pearl 2000,BP)为载体,获得负载型铂基催化剂。使用电化学方法对催化剂的氧还原反应活性以及稳定性进行测试,采用X射线衍射仪、比表面积和孔径分布测试、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等分析手段对载体及催化剂结构进行表征。结果表明:Pt/FeN-BP催化剂与商业Pt/C催化剂的起始电位均为0.94 V,具有相当的氧还原反应初始活性;老化测试后,Pt/FeN-BP催化剂与商业Pt/C催化剂的起始电位损失分别约为10,30 mV,半波电位损失分别约为5,60 mV,Pt/FeN-BP催化剂的稳定性明显优于商业Pt/C催化剂。这是因为,铁氮掺杂碳载体具有适中的比表面积和孔径大小,Pt颗粒在载体上以小粒径的状态存在且老化测试后Pt颗粒无团聚现象,以及载体与Pt颗粒之间可能存在一定的相互作用。     

喷射裂解法制备碳纳米笼和石墨烯片层及其作为铂催化剂载体的应用

采用喷射裂解法,以羰基铁为催化剂前驱体,吡啶为碳源,通过改变温度或比例(V(羰基铁)∶V(吡啶))制备了不同形貌的碳纳米材料。采用氯化铵热处理法去除碳材料中的铁催化剂,得到具有空心结构的碳纳米笼和石墨烯片层,采用高分辨透射电镜(HRTEM)对载体的形貌特征进行表征。然后将Pt纳米粒子沉积在碳载体上,得到不同的Pt/C催化剂。通过HRTEM、X射线衍射(XRD)和电化学测试对合成催化剂的结构、形貌和电化学性能进行了表征。实验结果表明:制备温度和反应物比例的变化导致产物的结构形貌发生变化;当作为催化剂载体时,其微观结构和石墨化程度对催化剂的催化活性和稳定性有很大的影响。     

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。     

快速制备高负载量高分散Pt/C催化剂的研究

一种经过优化的快速、简单、方便制备方法用于纳米Pt/C催化剂的制备,并采用比表面分析(BET)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析技术对催化剂进行了表征。研究结果表明,该法可一次性快速制备贵金属负载量>40%的Pt/C催化剂,催化剂具有高比表面积、Pt粒子粒度小、分布窄(平均在3～5nm之间)的特点,并且在VulcanXC 72炭载体上高度分散。     

一步热解合成氮掺杂石墨烯载钴纳米粒子及其对氧还原反应的电催化性能

采用便捷的一步热解途径合成了氮掺杂石墨烯载钴纳米粒子(Co/NG),并表征了其结构、形貌和表面性质,进一步评价了Co/NG作为阴极催化剂对氧还原反应的电催化性能。透射电镜(TEM)和X射线粉末衍射(XRD)谱分析显示平均粒径21.4nm的Co纳米粒子较均匀地分散在三维多孔状石墨烯上。X射线光电子能谱(XPS)结果表明,Co/NG存在两类含氮组分,即吡啶氮和吡咯氮。电化学测试结果显示,Co/NG催化剂在碱性介质中对氧还原反应的起始还原电位约-0.049V,极限电流密度为5.9mA/cm~2。其电催化活性与商业化Pt/C相当。     

共溅射法制备的Pt-C薄膜的微观结构和电化学性能的研究

用共溅射的方法制备了Pt-C薄膜,薄膜由Pt纳米粒子和非晶C组成。电子显微镜和X射线衍射的测试结果显示Pt纳米粒子镶嵌在非晶C之中。高分辨率透射电子显微图像证实了2~3 nm的Pt粒子镶嵌于非晶C层中。Pt和Pt-C薄膜的电化学特性是通过循环伏安法来研究的,电解液为氮气饱和的0.5g/mol的硫酸溶液。与纯Pt薄膜相比,Pt-C薄膜显示了更高的电化学活性面积,这主要是由于非晶C支撑基材的存在降低了Pt纳米颗粒的粒径。     

离子束溅射技术制备载体型PtCu/LaO_x双层膜电极的析氢电化学与结构分析

通过离子束溅射技术(IBS)制备了不同厚度比的PtCu/LaOx-C和LaOx/PtCu-C载体型双层膜电极;采用三电极体系测试了样品的阴极析氢极化曲线,并通过交换电流密度(i0)和分解电势(Ed)的求算结果优选出最优样品;采用XRD分析了最优样品的物相结构信息;采用SEM及EDS研究了各元素的含量分布。结果表明:PtCu层与LaOx层的沉积时间比为5∶5的PtCu/LaOx-C载体型双层膜电极析氢催化性能最优,平衡状态下的分解电势为-0.204(V vs SCE),交换电流密度达到了147.0μA/cm2;双层结构薄膜中,Cu与Pt形成了合金,而LaOx能降低Pt的晶粒尺寸,并促进Pt(111)择优取向生长。     

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.