Pt:Ni原子比对Pt-Ni八面体氧还原活性的影响

Pt-Ni八面体纳米颗粒被认为是具有开发前景的氧还原反应(ORR)催化剂。在之前的报道中Pt-Ni八面体氧还原活性随Pt:Ni原子比的变化往往被表述为火山曲线,并缺乏相关的构效关系研究。本实验通过对不同Pt:Ni原子比的Pt-Ni八面体纳米粒子ORR性能表征,发现了不同于先前报道的ORR面积比活性与Pt:Ni原子比的关系:Pt3Ni>PtNi2>PtNi。同时,在相同的Pt负载量下,ORR质量比活性的大小顺序为Pt3Ni≈PtNi2>PtNi。此反常的相互关系可以利用晶格收缩程度和Pt利用率进行解释:表面晶格收缩程度Pt3Ni>PtNi2>PtNi,这与ORR面积比活性的顺序一致,而质量比活性同时受面积比活性与表面铂利用率的影响。以上结果证实ORR活性可以通过表面张力和铂利用率进行调变。     

Pt:Ni原子比对Pt-Ni八面体氧还原活性的影响（英文）

Pt-Ni八面体纳米颗粒被认为是具有开发前景的氧还原反应(ORR)催化剂。在之前的报道中Pt-Ni八面体氧还原活性随Pt:Ni原子比的变化往往被表述为火山曲线,并缺乏相关的构效关系研究。本实验通过对不同Pt:Ni原子比的Pt-Ni八面体纳米粒子ORR性能表征,发现了不同于先前报道的ORR面积比活性与Pt:Ni原子比的关系:Pt_3NiPtNi_2PtNi。同时,在相同的Pt负载量下,ORR质量比活性的大小顺序为Pt_3Ni≈PtNi_2PtNi。此反常的相互关系可以利用晶格收缩程度和Pt利用率进行解释:表面晶格收缩程度Pt_3NiPtNi_2PtNi,这与ORR面积比活性的顺序一致,而质量比活性同时受面积比活性与表面铂利用率的影响。以上结果证实ORR活性可以通过表面张力和铂利用率进行调变。     

镍磷纳米颗粒的晶化对其催化析氢性能的影响（英文）

为了研究镍磷纳米颗粒(Ni-P)的晶化对其催化析氢性能的影响,利用自催化还原反应及热处理工艺制备非晶Ni-P纳米颗粒及晶态Ni_(12)P_5。通过对样品进行电催化析氢性能分析,发现晶化的Ni_(12)P_5与晶化前的Ni-P相比,其催化析氢性能有了极大的提升。X射线衍射、透射电子显微镜及X射线光电子能谱分析结果表明,Ni_(12)P_5中形成了Ni-P键,使其中的Ni、P分别带有微弱的正、负电荷,[Ni Fe]氢化酶及其同系物的这种性质类似,会减少析氢过程中氢气脱离的能量消耗,Ni_(12)P_5的高效催化析氢性能可能与此有关。     

Ni掺杂的Pt/C碱性条件下电催化氧还原性能(英文)

采用溶胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池的Pt-Ni/C阴极电催化剂,用XRD、XPS和TEM对催化剂进行了表征,电位线性扫描伏安法测试电化学活性及抗甲醇性.结果表明,制备的Pt-Ni合金颗粒分布均匀,粒径为3～5 nm;掺杂Ni元素可显著增加Pt的催化活性和抗甲醇性,在相同碱性电解液中,不同原子比例Pt-Ni/C的催化剂以Pt50Ni50/C的活性最高,抗甲醇性相对Pt/C有显著提高,在0.1 mol/L KOH溶液中其最大电流密度达到106 mA/mg,氧电还原起始过电位比Pt/C的小50 mV.     

热处理对混晶结构Ni-Mo合金镀层电化学性能的影响

对获得的非晶/纳米晶混合结构形态的镍钼合金镀层在氮气保护条件下作热处理实验,研究热处理后合金镀层的电化学性能.结果表明,非晶/纳米晶的Ni-Mo合金具有较好的析氢催化活性,与镀层中的非晶态含量及镀层的真实接触面积有关.在350℃以下热处理,镀层结构仍具有混晶结构形态,具有良好的析氢催化活性;当温度高于450℃以上时,合金镀层开始以晶态合金出现,析氢催化活性降低.     

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。     

碳载Pd-Co-Au合金纳米粒子的制备及其电催化性能

采用乙二醇还原法并进一步热处理制备碳载Pd-Co-Au(Pd-Co-Au/C)三元合金纳米电催化剂,通过旋转圆盘和环盘电极等技术评价催化剂对氧气还原反应的电催化活性,并分析氧气还原的机理.结果表明:合成Pd-Co-Au/C催化剂中Pd和Au两相面心立方(fcc)结构共存,且随着热处理温度的提高,对应于Au的衍射峰强度减弱,而Pd衍射峰强度增强:当温度高于800℃时,形成具有Pd单相fcc结构的三元合金纳米催化剂.氧气还原反应的动力学表明:氧气在Pd-Co-Au/C三元合金催化剂上按4e路径还原为水.电化学表征表明,在酸性介质中,经800℃热处理的Pd7Co<<2>Au1/C催化剂对氧气还原的电催化活性最高,接近于商业化Pt/C的性能;而在含甲醇的酸性介质中,Pd-Co-Au/C催化剂电催化氧气还原的活性显著高于Pt/C.因此,Pd-Co-Au/C是一种高抗甲醇的新型氧气还原反应电催化剂.     

恒压电沉积 Pt-Ni 合金催化剂的形貌控制及其对催化剂性能的影响

目的通过对电沉积过程中基体亲水性及电解液温度参数的控制,实现对Pt-Ni催化剂的形貌及催化性能的控制。方法采用恒电压沉积技术制备Pt-Ni合金催化剂。利用5%(质量分数)Nafion对多孔碳布基体表面进行亲水修饰,并控制电解液温度,合成具有不同形貌的Pt-Ni合金催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、循环伏安(CV)、单电池极化性能等测试技术对制备的催化剂进行物理及电化学表征。结果碳布基体表面经适量的Nafion修饰后,电沉积制备的合金催化剂颗粒细小,分布均匀。当碳布基体表面修饰的Nafion含量达到0.8 mg/cm2时,催化剂单电池极化性能最佳。另外,较高电解液温度下制备得到的球状形貌具有更大的电化学活性表面积(ECSA),更高的催化活性,优于较低温下制备的"雪花"状催化剂的性能。其中,50℃下电沉积制备的Pt-Ni合金催化剂ECSA达到47.6 m2/(g Pt),单电池运行过程中最大功率密度达到77.8 m W/cm2,具有最高的催化活性。结论适量Nafion修饰后的亲水多孔碳布基体上电沉积Pt-Ni合金催化剂性能更加优越。电解液温度的控制对恒电压沉积的Pt-Ni合金表面形貌控制有重要意义。     

泡沫SiC负载钴基结构化催化剂的制备及其催化性能

以氨酚醛树脂为黏合剂,将掺Al的Co3O4粉末负载在SiC泡沫上,再经H2还原制备出SiC负载的钴基结构化催化剂.采用XRD,SEM,N2吸附-脱附和H2吸附等手段,研究了还原温度对涂层中Co晶粒的大小、相转化、微观结构以及吸附特性的影响,并以NaBH4水解放氢反应为探针反应,研究了不同条件下制备的钴基结构化催化剂的催化活性.结果表明,随着还原温度的升高,泡沫SiC表面涂层中活性组分Co的颗粒尺寸不断增大,结晶性增强.在120℃时,活性组分颗粒表面的H2化学等温吸附量随着还原温度的升高而降低,其催化活性也呈现降低趋势.当还原温度为400℃时,其催化NaBH4水解放氢的速率最大,可达48.38 mL/(g·min).     

热处理对金刚石微粉化学镀Ni-P合金层的影响

用化学镀的方法在金刚石微粉表面制备Ni-P合金层,使其表面产生金属化。实验使用的金刚石粒度尺寸为30~40μm,Ni-P合金层使金刚石质量增加30%左右,镀层中磷的质量分数约为7%。用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不同热处理温度下的试样镀层进行了微观形貌和组织结构的研究。结果表明:在一定范围内,随热处理温度的升高,镀层表面变得更加平滑;经400℃热处理后,镀层表面平滑度最高;500℃热处理后,镀层表面粗糙度值变大。镀值态试样经过300℃热处理后,镀层组织开始晶化,析出Ni相和Ni7P3相,镀层结构发生变化。随热处理温度的升高,晶化现象越明显,衍射峰强度越高。经过500℃热处理时,析出了Ni3P相,晶化比较完全,镀层实现了由非晶态向晶态的转变过程。机械搅拌实验证明:经过400℃热处理的金刚石微粉在电镀液中至少可存放48h。     

热处理温度对Ti/SnO_2+SbO_x/MnO_x阳极析氧催化性能的影响

采用电沉积法在硫酸锰溶液中制备了钛基二氧化锰电极,研究了热处理温度(100～500℃)对Ti/SnO2+SbOx/MnOx电极析氧电催化性能的影响。采用X射线衍射、红外光谱分析方法对电极结构进行了表征,通过极化曲线、循环伏安曲线和电化学阻抗研究了电极在0.5mol/L K2SO4溶液中的析氧催化活性。结果表明,热处理温度为200℃时,没有改变其γ-MnO2晶型,但是Mn-O键力增强,析氧催化活性提高;200℃以上的热处理改变了MnOx晶型,但对改善电极析氧催化性能效果不明显。     

元素取代和磁热处理对La0.67Mg0.33Ni3-xMx(M=Co,Cu)(x=0,0.5)合金贮氢性能的影响

研究了Co和Cu取代Ni以及磁热处理对La0.67Mg0.33Ni3-xMx(M=Co,Cu)(x=0,0.5)合金吸放氢反应热力学和动力学性能的影响。结果表明,Ni被Co和Cu元素部分替代后,合金的吸放氢量增大,放氢温度降低,吸放氢特征时间(tc)减小,吸放氢过程中的扩散活化能降低。磁热处理明显地提高了3种铸态合金的吸氢量,增大了吸放氢平台宽度,改善了合金的吸放氢动力学性能,其中磁热处理对La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金改性效果最好,吸放氢量分别为1.40%和1.32%(质量分数,下同),放氢峰所对应的温度为77.8℃,吸放氢特征时间"tc"为91.4和379.3s,吸放氢扩散活化能分别为16.3和23.3kJ/mol。     

用于氧还原反应的铂基催化剂研究进展

铂基催化剂是传统高效的质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极氧还原反应(ORR)催化剂,提高燃料电池性能的同时降低成本是研究重点。基于50余篇文献的分析,总结了铂基ORR催化剂基于性能的调控策略,包括调控粒径、组分和形貌,综述了铂基纳米粒子、单原子(SAC)、合金、高熵合金(HEA)、纳米线和纳米片催化剂的研究进展,探讨了铂基ORR催化剂研究存在的挑战,并对其未来发展进行了展望。     

钴镍合金纳米片分级结构及其双催化电解水性能

钴镍合金具有双功能电催化活性,可有效提高电解水效率、降低成本。利用电沉积的方法通过调节电流密度和沉积时间在耐蚀性钛箔上合成了具有分级结构的钴镍合金纳米片。参数优化后的结果表明,沉积电流密度为75mA·cm-2时,仅用5min即可获得规整有序的纳米片-纳米颗粒分级结构。XRD和HRTEM表征结果证实,在纳米片-纳米颗粒的分级结构中形成了具有双功能催化活性的钴镍合金,钴和镍的原子比随反应时间的变化而略有变化。纳米片-纳米颗粒分级结构的形成使得表面催化活性位点增加,其在碱性条件下表现出较优异的析氧和析氢双功能催化活性,在10mA·cm-2时HER和OER过电势分别为517与392mV,将来有望替代贵金属催化剂而成为新型的电解水催化剂。     

Fe/Ni/Cu/Ag合金粉末的制备研究

本文采用共沉淀方法制备了Fe/Ni/Cu/Ag合金粉的前驱体粉,考察了搅拌强度、滴定终点的pH值、反应时间以及反应温度对前驱体粉回收率的影响,并通过3因素3水平的正交实验,优化了工艺条件;采用氢还原方法制备了Fe/Ni/Cu/Ag合金粉末,考察了还原温度对转化率和颗粒粒径的影响。实验结果表明：滴定终点的pH值对前驱体粉的回收率的影响最大,其次是反应时间、搅拌强度和反应温度。共沉淀法制备前驱体粉的工艺条件为：pH值11,反应时间35 min,搅拌强度2000 rpm,反应温度30℃;氢还原温度越高,转化率随时间的变化越快,金属颗粒的粒径越大。制备合金粉末的工艺条件：还原温度800℃,还原时间23 min。     

热处理对Pt纳米线电催化性能的影响

采用阳极氧化铝(AAO)模板法电化学沉积制备了Pt纳米线催化剂,并进行了热处理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学测试对热处理前后Pt纳米线催化剂的晶体结构、形貌和电催化性能进行了表征,并与商业碳载铂(Pt/C)做对比。SEM照片表明制备了表面粗糙的Pt纳米线。循环伏安法(CV)和计时电流曲线表明,Pt纳米线较Pt/C催化活性高,退火后Pt纳米线更利于甲醇氧化,且稳定性更好。旋转圆盘电极(RDE)测试研究发现,未经热处理的Pt纳米线催化剂氧还原反应(ORR)极化曲线的半波电势相对Pt/C有正移,有更大的极限扩散电流,利于氧还原反应的发生。     

Ag-Ni合金纳米粒子对苄氯还原的电催化(英文)

对于有机卤代物的电化学还原,银基纳米催化剂显示出优异的催化活性。采用简单的化学还原法制备Ag-Ni纳米颗粒(NPs),并采用X射线衍射、紫外-可见光谱、透射电镜以及能量散射谱等方法对制备的纳米催化剂进行表征。采用循环伏安法、计时电流法以及电化学阻抗谱在有机介质中研究Ag-Ni纳米颗粒对苄氯还原的电催化活性。结果表明:Ni元素的加入可明显减小Ag-Ni纳米颗粒的尺寸,使苄氯的还原峰电位φp正移且增加Ag-Ni纳米颗粒的催化活性。然而,当Ni的含量大于一定值后,Ag-Ni纳米颗粒的催化活性反而降低。同时,对Ag-Ni纳米颗粒的协同催化效应进行探讨。     

混合动力车电池用镁基储氢合金的制备及性能

采用铸锭法和快淬法制备了混合动力车电池用La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金,对比分析了两种制备工艺下La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金铸锭和薄片的储氢性能和物相组成,并研究了热处理温度对La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金储氢性能、物相组成和显微形貌的影响。结果表明:在放氢开始阶段,采用铸锭法和快淬法制备的储氢合金的放氢速率较为接近,随着时间的延长,快淬法制备的储氢合金薄片的放氢速率和放氢容量更大;储氢合金铸锭和不同温度热处理后的储氢合金都由LaNi_5和(LaMg)2Ni7相组成,(LaMg)2Ni7相的含量随着热处理温度的升高呈现先升高而后降低的趋势,在热处理温度为900℃具有最大值;采用快淬法制备的La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金薄片的物相组成为LaNi_5、(LaMg)Ni_3和(LaMg)_2Ni_7,经过不同温度热处理后(LaMg)Ni_3相基本消失;La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金铸锭经过热处理后的吸氢容量和放氢容量相对未经热处理的原始态储氢合金有所提高,在900℃时取得吸放氢容量最大值;La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金薄片热处理前后的吸放氢平台和放氢容量相近,在900℃时的放氢容量相比其它状态要略高。     

MnO_2@graphene复合材料的制备及其对微生物燃料电池阴极氧还原反应的催化活性EI北大核心CSCD

以高锰酸钾、草酸锰、石墨烯为原料,采用化学共沉淀法制备MnO_2@graphene复合材料,用X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜、比表面测定等对其进行表征。以MnO_2@graphene为MFC阴极氧还原反应催化剂,采用循环伏安法和电化学阻抗法研究MnO_2@graphene催化电极对氧还原反应的催化活性。结果表明:粒度为400 nm左右的MnO_2颗粒通过静电相互作用均匀而牢固地分散在纸片状graphene表面,形成MnO_2@graphene复合材料。循环伏安测试结果表明:当扫描速率为5 m V/s时,虽然MnO_2@graphene催化电极在p H为7.0的磷酸盐缓冲体系(PBS)的氧还原反应起峰电位比Pt/C催化电极负0.048V,但其峰电位(-0.440 V)与Pt/C催化电极的起峰电位(-0.434 V)接近。随着循环次数的增加,MnO_2@graphene催化电极的起峰电位稍有下降,但峰电流密度下降很小,表明MnO_2@graphene催化剂具有更好的氧还原催化活性和更优秀的循环稳定性。电化学阻抗实验发现:MnO_2@graphene催化电极的电荷转移阻抗为12.6?,比同条件下Pt/C催化电极和MnO_2催化电极的低,表明由于graphene增加MnO_2的导电性,降低催化电极电荷转移阻抗,加快电子的转移速率,促进阴极氧还原反应。     

MnO_2@graphene复合材料的制备及其对微生物燃料电池阴极氧还原反应的催化活性

以高锰酸钾、草酸锰、石墨烯为原料,采用化学共沉淀法制备MnO_2@graphene复合材料,用X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜、比表面测定等对其进行表征。以MnO_2@graphene为MFC阴极氧还原反应催化剂,采用循环伏安法和电化学阻抗法研究MnO_2@graphene催化电极对氧还原反应的催化活性。结果表明:粒度为400 nm左右的MnO_2颗粒通过静电相互作用均匀而牢固地分散在纸片状graphene表面,形成MnO_2@graphene复合材料。循环伏安测试结果表明:当扫描速率为5 m V/s时,虽然MnO_2@graphene催化电极在p H为7.0的磷酸盐缓冲体系(PBS)的氧还原反应起峰电位比Pt/C催化电极负0.048V,但其峰电位(-0.440 V)与Pt/C催化电极的起峰电位(-0.434 V)接近。随着循环次数的增加,MnO_2@graphene催化电极的起峰电位稍有下降,但峰电流密度下降很小,表明MnO_2@graphene催化剂具有更好的氧还原催化活性和更优秀的循环稳定性。电化学阻抗实验发现:MnO_2@graphene催化电极的电荷转移阻抗为12.6?,比同条件下Pt/C催化电极和MnO_2催化电极的低,表明由于graphene增加MnO_2的导电性,降低催化电极电荷转移阻抗,加快电子的转移速率,促进阴极氧还原反应。