草酸在表面合金电催化剂上还原过程的循环伏安和原位红外反射光谱研究

采用自行研制的碳载表面合金电催化材料 (Surfacealloy/GC)作为研究电极 ,通过电化学方法和电化学原位FTIR反射光谱等技术 ,对该催化剂在电有机合成中的性能进行研究。结果表明 :所研制的Surfacealloy/GC对草酸的加氢还原表现出很高的电催化活性 ,草酸的还原电位为 - 0 .40V ,与通常用的阴极铅材料相比 ,正移约6 0 0mV ;电化学原位FTIR反射光谱研究结果指出 ,草酸的还原产物主要为乙醛酸 ,表明该电极在较低的过电位下就能还原草酸生成乙醛酸。     

碳载钴镍合金纳米电极的制备表征与电催化性能

采用电化学方法在玻碳(GC)表面电沉积CoNi合金纳米粒子,成功制得碳载CoNi合金纳米电极(CoNi/GC)。SEM结果显示,CoNi粒子呈十八面体结构,粒径约100 nm,分布较均匀。选区电子衍射(SAED)结果显示,CoNi合金纳米粒子为单晶结构。XPS结果显示,金属态的Co(0)和Ni(0)占主导地位。性能测试结果表明:CoNi/GC不但对亚硝酸钠具有较好的催化性能,相对于本体Co和本体Ni,CoNi/GC的起始还原电位(E_i)正移约90 mV,还原峰电流(j_p)增大6~14倍。而且对氧还原亦有较好的电催化活性,CoNi/GC的峰电流密度(j_p)和动力电流密度(j_k)分别是GC电极的1.7和 5.2倍。     

铂纳米空球修饰玻碳电极对甲醛的电催化氧化行为

以纳米硒球为模板,H₂PtCl₆为前驱体,以抗环血酸为还原剂,SDSN作稳定剂,在室温下批量制备了铂纳米空球(Pt_Hollow)及其修饰玻碳(GC)电极(Pt_Hollow/GC)。使用XRD、SEM和TEM等检测技术表征了其形貌与结构,结果表明,所制备的铂纳米空球分散性好,粒径比较均匀,约为120 nm;球壳多孔,壳厚<10 nm,由多维、多级的多晶铂原子团簇所构建。以甲醛为探针分子,采用循环伏安及计时电流等常规电化学方法比较了电活性面积基本一致的Pt_Hollow/GC和电沉积铂纳米粒子(Pt_nano)修饰GC电极(Pt_nano/GC)催化甲醛氧化的性能,结果显示,位于0.64 V处的氧化峰电流密度,前者是后者氧化峰电流密度的1.5倍;氧化电流密度为0.5 mA·cm^-2处的氧化电位,前者比后者负移了约30 mV。实验结果表明,与Pt_nano/GC电极相比,甲醛在Pt_Hollow/GC电极上氧化的活化能低,反应速度快,催化活性高。所得结果为直接甲醛燃料电池阳极催化剂的研制提供了一定的实验与理论依据。     

碳载Sb-Pb-Pt电催化纳米材料的制备与结构表征

:通过电化学方法在玻碳表面沉积催化物质研制Sb Pb Pt合金纳米材料。运用循环伏安(CV)、石英晶体微天平 (EQCM)、扫描隧道显微镜 (STM)和X 光电子能谱 (XPS)等技术对其进行表征。结果指出 ,碳载Sb Pb Pt电催化纳米材料的稳定性明显高于电有机合成中常用的Pb和Sb等电极。在酸性介质中碳载Sb Pb Pt电催化纳米材料电极上氢的析出电位负移至 - 0 45V ,有较高的电还原应用价值。通过EQCM技术对纳米薄膜合金电极的形成过程进行原位跟踪和STM观察 ,表明所研制的Sb Pb Pt纳米材料是由粒度均匀的纳米颗粒组成的合金薄膜。     

纳米FePt/GC催化剂的制备及其对乙醇的电氧化性能

通过循环伏安法(CV)在玻碳(GC)表面电沉积出分布较为均匀的纳米Fe粒子,制得纳米Fe/GC,再经置换反应制得具有Fe核Pt壳结构的纳米粒子(纳米FePt/GC)。SEM图像显示,纳米Fe/GC和纳米FePt/GC表面粒子的形貌均呈立方体,且分布较为均匀。纳米FePt/GC对乙醇的氧化具有很高的电催化活性。相对于纳米Pt/GC催化剂,纳米FePt/GC催化剂的起始氧化电位(Ei)提前了0.044V;其对乙醇氧化的峰电流密度(jp)大约是纳米Pt/GC催化剂的2.16倍。     

Sb-Pb-Pt/GC电极上二氧化碳还原过程研究

研制纳米薄膜合金电极 (Sb Pb Pt/GC电极 )用于二氧化碳电催化还原。运用循环伏安、电化学原位红外反射光谱和微电极技术对二氧化碳的电还原过程和还原产物进行研究。结果表明 :二氧化碳在此电极上的起始还原电位为 - 0 43V ,主要还原产物为有机羧酸。     

纳米Pd/石墨烯-碳纳米管的制备及乙醇电氧化性能

为了提高乙醇氧化催化剂的电催化活性和稳定性,以石墨烯纳米片(GNPs)和碳纳米管(CNTs)的混合物为载体,利用微波辅助多元醇还原法制备了具有特殊空间结构的Pd/GNPs-CNTs电催化剂。透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,混合载体的使用改善了Pd粒子的分散性,平均粒径为3.3 nm。电化学表面积(ECSA)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、计时电流(CA)等电化学测试表明催化剂电化学表面积增大,氧化峰电流密度达到100 m A/cm2,氧化起始电位负移至-0.556 V,对乙醇氧化呈现出更高的电催化活性和更好的稳定性。     

Fe_3O_4纳米电催化剂的制备、表征及其对H_2O_2还原过程

采用电化学电位阶跃技术(CA),在GC基底上制备出Fe3O4纳米粒子电催化剂;通过SEM和TEM对其表面形貌进行表征。结果表明,所制备的Fe3O4纳米粒子呈纳米片状结构,且分布较均匀,片的厚度约为10nm。选区电子衍射(SAED)结果显示,片状结构的Fe3O4为多晶结构。所制得的Fe3O4纳米粒子具有类似天然过氧化物酶活性,对H2O2的还原过程具有很好的电催化性能,是很好的电化学传感器。该传感器具有较好的电化学灵敏度,最低检测限为5×10-5mol·L-1(S/N=3),线性范围为4×10-4～7×10-2mol·L-1。     

Pt基直接乙醇燃料电池阳极催化剂的性能研究

采用水热法制备了高分散碳载Pt/C和Pt-SnOJC电催化剂.采用XRD、SEM、TEM和激光粒度仪等方法对制得的纳米催化剂进行了表面微观结构分析.采用电化学工作站测试循环伏安曲线(CV)等表征Pt/C和Pt-SnO2/C纳米催化剂电催化活性.测试结果表明,Pt-SnO2/C纳米催化剂的峰电流密度(131.05 mA·cm-2)是Pt/C催化剂的峰电流密度(65.48 mA·cm-2)的2倍;Pt-SnO2/C催化的电化学表面积(108.4 m2·g-1)远高于Pt/C催化剂的电化学表面积(99.14 m2· g-1);Pt-SnO2/C纳米粒子比Pt/C纳米粒子具有更强的抗CO中毒能力和更高的电催化活性.     

纳米TiO_2-Pt修饰电极上甲醇的电催化氧化研究

用电化学法合成前驱体Ti(OEt)4,经直接水解法制备纳米TiO2膜,通过直接在纳米TiO2膜上电沉积Pt微粒得到纳米TiO2 Pt复合催化电极。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析结果表明,纳米TiO2的晶形为锐钛矿型,粒径约30nm,电沉积纳米Pt粒子(平均粒径约60nm)均匀地分散在纳米TiO2膜表面。循环伏安和计时电位测试表明,纳米TiO2 Pt修饰电极对甲醇的电氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0 68mg/cm2时,室温下甲醇氧化电流达到190mA/cm2,是纯Pt电极上的7 6倍。     

铅合金电极在草酸电还原过程中的电化学性能

制成了Pb Cd Sb Ag〔w(Cd=2 0%),w(Sb)=1 0%,w(Ag)=0 015%〕四元铅合金,采用XRD、循环伏安、准稳态极化曲线、恒电位阶跃等方法研究了其物相及草酸电还原过程中的电化学行为。结果表明,自制的铅合金仍具有纯铅的晶体结构,其晶胞参数由于掺入较小原子半径的合金元素而变小,硬度却提高了70%。铅合金电极在草酸电还原反应中的交换电流密度为2 30mA/cm2,还原峰电位约-1 205V,与纯铅阴极相比,正移70mV;当电极电位在-1 25V时,电流效率可达91%。     

循环伏安法电沉积镍-钴-磷/泡沫镍电极及其析氢催化活性研究

以泡沫镍(NF)为基体,采用循环伏安(CV)电沉积法制备Ni-Co-P/NF催化电极,电沉积液组成和工艺条件为:NiSO4·6H2O 0.07 mol/L,CoSO4·7H2O 0.03 mol/L,NaH2PO2·H2O 0.6 mol/L,扫描电位区间−0.6~−1.2 V(相对于饱和甘汞电极),扫描速率0.01 V/s,扫描14次。采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了电极的表面形貌和元素组成。通过阴极极化曲线和塔菲尔斜率对比了NF、Ni-P/NF和Ni-Co-P/NF电极在1 mol/L NaOH和0.5 mol/L H2SO4溶液中的析氢催化活性,并通过循环伏安和电流密度−时间曲线测试了电极的稳定性。结果表明,Ni-Co-P/NF电极在碱性和酸性条件下都表现出优于Ni-P/NF的析氢活性和稳定性。     

钛基IrO2+SnO2电极的析氧性能及其在电合成丁二酸中的应用

通过热分解法制备了IrO2+ SnO2/Sb2 O3+ SnO2/Ti、IrO2+ SnO2/Ti、IrO2+ Ta2O5/Sb2O3+ SnO2/Ti电极,通过线性伏安、电化学阻抗、强化寿命测试等研究了钛基涂层电极在1 mol· L-1硫酸溶液中的析氧性能.采用EDX、SEM等考察了电极的表面元素分布和电极强化寿命测...     

Amorphous PdZr alloys for water electrolysis cathode materials

Amorphous Pd_0.35Zr_0.65 alloys prepared by a melt—quench technique were investigated for their possible use as water electrolysis cathodes. The Tafel—Volmer reaction route of the hydrogen electrode reaction was concluded. Kinetic parameter values of the constituent steps were evaluated by a transient technique. The electrocatalytic activity for cathodic hydrogen evolution on the as-obtained electrode was 10² times lower than Pd foil electrodes, but it was improved after the electrodes were treated in acids, typically aqueous HF. The activity in the highest state exceeds that of Pd by one order of magnitude. SEM and XPS observations indicated that the improvement in activity is due to increased surface Pd concentration after removal of a Zr-enriched surface layer which was produced during fabrication of the amorphous alloy specimens. Crystalline alloy electrodes prepared by heat treatment of the amorphous alloy were very brittle but showed electrocatalytic activity close to that of the amorphous electrodes.     

高活性镍钴铁三元合金电极的制备及析氢性能研究

为进一步提高镍基电极的析氢性能,采用恒电位沉积法,通过改变镀液中各合金的质量浓度比、沉积电位、沉积时间等条件,制备出一种高活性的镍钴铁三元合金电极。通过测定电极在1 mol/L的NaOH溶液中的极化曲线,得到最佳的沉积工艺条件为:36.25 g/L NiSO_4·6H_2O,1.25 g/L NiCl_2·6H_2O,5 g/L CoSO_4·7H_2O,7.5 g/L FeSO_4·7H_2O,10 g/L H_3BO_3,0.5 g/L抗坏血酸,1 g/L十二烷基硫酸钠,pH=4.0,电沉积电位-1.45 V,电沉积时间300 s。阴极极化曲线测试结果表明在5 A/dm^2的条件下,镍钴铁三元合金电极的析氢过电位降低至121 mV,相比于纯镍电极过电位降低近50%,相比于镍钴电极过电位降低近35%。     

Solvothermal fabrication of three-dimensionally sphere-stacking Sb–SnO2 electrode based on TiO2 nanotube arrays

TiO₂-NTs-based Sb–SnO₂ electrode with three-dimensionally sphere-stacking structure was successfully fabricated by the solvothermal method, followed by annealing at 500 °C for 1 h. The physico-chemical properties of electrodes were characterized through scanning electron spectroscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and electrochemical measurements. SEM result showed that TiO₂-NTs/Sb–SnO₂ electrode has morphology of vertically sphere-stacking coralline. Compared with Ti/Sb–SnO₂, TiO₂-NTs/Sb–SnO₂ electrode has smaller grain size and greater specific surface area which can provide with more active sites. Compared with Ti/Sb–SnO₂ electrode, TiO₂-NTs/Sb–SnO₂ has a higher oxygen evolution potential and stronger phenol oxidation peak, indicating an improved catalytic activity for phenol degradation. The kinetic analysis of electrochemical phenol degradation showed that the first-order kinetics rate constant on TiO₂-NTs/Sb–SnO₂ electrode is 1.33 times as much as that on Ti/Sb–SnO₂, confirming that the sphere-stacking Sb–SnO₂ based on TiO₂ nanotube has a good electrocatalytic activity.