直接甲醇燃料电池Pt／C催化剂对甲醇的电催化氧化研究

通过循环伏安法研究了Pt/C催化剂对甲醇的电催化氧化活性,详细地考察了甲醇浓度、温度、介质以及酸度等电化学体系因素对Pt/C催化剂活性的影响。结果表明,上述四个电化学体系因素对Pt/C催化剂活性存在着明显的影响。甲醇浓度和温度的增加可以显著降低工作电极内阻,增加电极反应速率,提高Pt/C催化剂活性。改善溶液介质和控制适宜的酸度有利于Pt/C催化剂活性的提高。在本实验条件下,其最佳的运行工艺参数为:溶液介质为二次去离子水,酸度为1.0 mol/L H2SO4。     

Pt/C的制备及其对甲醇氧化的催化作用

以H2PtCl6为初始原料,采用水解法制备了H2Pt(OH)6,然后用化学沉淀法制备了20%Pt/C催化剂。对其结构和形貌特征采用TEM、XRD、XPS进行分析和表征,并采用循环伏安法和计时电流法评价了催化剂的电化学性能。结果表明,所制备的催化剂铂颗粒分散均匀,大小约2.1nm,表面无Cl-,具有良好的电化学性能。     

高活性PtMo_2C/Al_2O_3催化剂的研究进展

叙述了高活性PtMo2C/Al2O3催化剂的制备、性能和在水气位移反应中的应用。由于制备出的PtMo2C/Al2O3催化剂中,其铂离子呈几个纳米分散态显微结构,分布十分均匀,它比传统的催化剂如CuZn/Al2O3、Pt/C、Pt/Al2O3和PtCeO2等的催化活性高,选择性好,WGS速率高,反应温度低。     

CeO2稳定PEMFC阴极催化剂制备与性能研究

传统的质子交换膜燃料电池阴极铂碳催化剂虽然具有较高的氧还原活性,但其稳定性还需要进一步提高。本文通过加入富含氧缺陷的CeO₂纳米颗粒提高铂碳催化剂的氧还原活性和稳定性。研究表明采用共沉淀-酸处理法合成的CeO₂纳米颗粒存在大量的Ce³⁺,说明该方法制备的CeO₂中含有丰富的氧缺陷。将Pt或PtCo合金纳米颗粒负载在CeO₂/C上制备成的催化剂显示了良好的性能：当C∶CeO₂=2∶1(质量比)时,Pt-CeO₂/C催化剂活性最高,半波电位达到了0.868 V,且催化稳定性较20%Pt/C大幅提高,经过1×10⁴次连续循环后,20%Pt/C的质量活性衰减了82.2%,而Pt-CeO₂/C催化剂的质量活性衰减仅为13.8%;以PtCo-CeO₂/C(2∶1)为阴极催化剂的单电池最大输出功率为1.02 W·cm^-2。     

石墨烯负载铂催化剂的制备及稳定性

以天然石墨粉为原料,制备了氧化石墨（GO）,再以GO和氯铂酸（H₂PtCl₆）为前驱体,乙二醇作为溶剂和还原剂,通过浸渍还原法成功制备出铂和石墨烯的复合催化剂（Pt/GR）.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和拉曼光谱仪对样品进行了形貌表征,结果表明Pt颗粒均匀分布在石墨烯的表面,相对于单质,负载有Pt的石墨烯表面更加褶皱且石墨烯片层更加分散.对Pt/GR进行电化学测试并与商用Pt黑催化剂进行对比,结果显示Pt/GR催化剂具有更高的电化学活性面积（ESCA）和更好的电催化性能,相对于Pt黑催化剂,Pt/GR具有更好的电化学稳定性.      

Pt-ZrO_2的显微组织与性能影响

氧化锆作为强化相添加到铂中能大大改善材料的力学性能和使用寿命。本文主要进行了Pt-ZrO2与纯Pt的室温和高温力学实验,通过金相、电子显微镜等手段分析了微量添加相ZrO2对材料的显微组织及性能的影响。研究结果表明:Pt-ZrO2较纯Pt的抗拉强度提高30%以上。Pt-ZrO2材料断裂行为穿晶韧性断裂。弥散强化后其力学性能及高温持久性能显著提升。     

离子交换树脂对Pt/C催化剂耐久性的影响

离子交换树脂（Ionomer）是质子交换膜燃料电池催化层的重要组成部分,它在催化层中的主要作用是作为质子传导相传导质子。本文采用旋转圆盘电极法（RDE）,在模拟燃料电池真实的运行环境（模式一）和模拟燃料电池启停环境（模式二）两种模式下,研究了Ionomer对铂碳催化剂电压循环耐久性的影响。通过相同位置透射电镜分析法（IL-TEM）,分析了铂碳催化剂经历模式二耐久性测试后的结构变化。研究发现Ionomer的存在可以提高铂碳催化剂的耐久性。在模式一的测试中:添加Ionomer后,其氧还原半波电位下降值?E从23 mV下降至11 mV;没有发生碳的腐蚀,Pt颗粒的长大是催化剂性能下降的主要原因;Ionomer的存在延缓了Pt电化学比表面积（ECSA）的降低从而有利于保持Pt的活性。在模式二的测试中:添加Ionomer后,其氧还原半波电位下降值?E从25 mV下降至5 mV,除了铂颗粒长大外还发生了载体碳的腐蚀;Ionomer的存在同样可以保持Pt的活性;IL-TEM分析可以看到明显的铂颗粒长大和碳腐蚀,碳载体的腐蚀造成铂的严重流失和团聚。含Nafion的催化剂中铂颗粒平均粒径从2.7 nm增加到了3.76 nm,不含Nafion的催化剂中的铂颗粒平均粒径从2.44 nm增加到了4.19 nm。      

纳米碳基铂电催化剂的研制及表征

采用Vulcan XC-72R型炭黑为Pt的载体,以H2PtCl6为前驱体,研制出纳米Pt/C电催化剂。讨论了Pt/C电催化剂研制过程中的影响因素,并采用TEM、SPX、XRD、比表面积测试仪等手段对研制出的电催化剂进行表征。结果表明,研制的催化剂Pt的平均粒度小于5 nm、比表面积大于120 m2/g、主品位含量大于99.95%、分散度高。     

锰铈改性对Pt/BaCO3/Al2O3催化剂NOx存储性能的影响

稀燃NOx存储技术是有效降低机动车NOx排放的关键技术之一,如何提高Pt/BaCO3/Al2O3催化剂的性能是稀燃NOx存储技术的关键.通过分步浸渍法制备含CeO2-x,MnO2-x的Pt/BaCO3/Al2O3催化剂,并采用N2吸脱附、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)对催化剂结构进行表征;利用N...     

pH值对Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂甲烷自热重整制氢性能影响

采用浸渍-共沉淀法制备了Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂,其中Ni负载量为10%(质量分数)。采用XRD、H2-TPR等方法表征了催化剂的结构及还原性能,并在固定床微反装置中考察了载体制备的沉淀过程中pH值的改变对Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响。研究发现,在反应温度为650℃～850℃范围内,pH值为9制备的Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3催化剂的甲烷转化率最高。由TPR与XRD结果可知,在制备条件中pH值为9的催化剂载体中ZrO2进入CeO2的晶格中,形成更多的CeO2-ZrO2固溶体,使得NiO与载体之间的相互作用增强,从而提高了甲烷的转化率。     

Pt/PrSrCoO4催化剂的物化性质及对NO+CO催化性能

分别采用聚乙二醇凝胶法、球磨法及浸渍法合成了类钙钛矿型复合氧化物和负载型催化剂,利用XRD、BET、TPD、TPR和XPS等手段对催化剂的物化性能进行表征,考察了它们对CO还原NO反应的催化性能.结果表明,样品都具有K2NiF4结构,CO还原NO反应的催化活性不仅与催化剂的比表面积、物相及氧空穴有关,还与催化剂表面的Co含量有关;PrSrCoO4(650℃)催化剂显示出较高的催化活性;负载适量的贵金属Pt,不仅不会改变催化剂的K2NiF4结构,而且还能促进CO还原NO的催化活性提高,且负载量为0.5%时最适宜.     

活性炭载体的超声波处理对Pt／C催化剂活性的影响分析

通过对活性炭载体进行不同条件的超声波处理获得了具有不同表面化学性质的载体，使用比表面积（BET）、酸碱滴定等技术手段对载体的物理化学性质进行了表征。将经过超声波处理的活性炭载体制备成Pt／C催化剂，并将催化剂直接用于催化反应，考察了活性炭载体的不同超声波处理条件对Pt／C催化剂性能的影响。实验发现，活性炭载体经过超声波处理后，表面灰分含量、pH值和中孔孔容有较大的变化；使用经过60min超声波处理后中孔孔容较大的活性炭作为载体制备的Pt／C催化剂，在催化加氢反应性能测试中显示了最高的催化活性。在此基础上，就活性炭载体的超声波处理对Pt／C催化剂活性的影响进行了讨论。     

新型CeO2-Fe2O3联合催化剂用于催化CO还原NO

采用3种不同的方法合成新型的以Fe₂O₃颗粒为载体的Ce-Fe复合氧化物催化剂,探究不同制备方式的复合氧化物催化剂的催化CO还原NO性能,并通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、氢气-程序升温还原(H2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)表征来对催化剂进行探究。结果证明Ce-Fe复合氧化物具有较高的催化活性,硝酸水热法Ce-Fe复合氧化物在900℃时脱硝率可达到99%以上。XRD中显示硝酸水热样品中CeO₂峰向高角度偏移,并且晶格常数变小。Raman结果说明硝酸水热样品CeO₂的振动峰向左大幅度偏移,结合XRD说明硝酸水热法可以形成Ce-O-Fe固溶体。H2-TPR说明氧化还原性:硝酸水热法>硝酸浸渍法>普通浸渍法。XPS结果说明硝酸水热法形成的Ce-O-Fe固溶体可以促进Fe³⁺向Fe²⁺、晶格氧向吸附氧的转换,这体现出复合催化剂Ce、Fe之间的联合作用。在整个反应过程中Fe₂O₃作为载体可以提供大量晶格氧,Ce-O-Fe固溶体的存在决定了复合催化剂的高催化活性。     

PtCo复合纳米线的制备及氧还原电催化性能表征

采用CoCl_2-EMIC离子液体,在碳纸电极上无模板电沉积得到Co纳米线,然后通过K_2PtCl_4溶液和抗坏血酸进行置换反应制备PtCo复合纳米线,后续热处理得到PtCo-700℃合金纳米线。PtCo复合纳米线中Pt以互相连接的片层结构较好包裹在Co纳米线的表面, Co/Pt摩尔比为12。电化学研究表明:PtCo的电化学活性表面积(ECSA)高达65.1 m~2·g~(-1),比商用JM-Pt/C催化剂高6.9 m~2·g~(-1), PtCo-700℃的ECSA仅为34.7 m~2·g~(-1)。当电位在0.85 V时, PtCo-700℃的质量比和面积比活性均最高,分别是JM-Pt/C催化剂的9.5倍和15倍。500圈加速老化实验后, 0.85 V时, PtCo-700℃的质量比和面积比活性仍最高,分别是JM-Pt/C催化剂的8.7倍和10.3倍。PtCo复合纳米线有效地提高了催化剂的活性,合金化后的PtCo-700℃呈现出更优异的催化性能。此外负载铂钴复合纳米线的碳纸可以直接组装进燃料电池,简化了燃料电池的制备过程。     

Rh/C催化剂的制备及其催化性能研究

以RhCl3.3H2O为前驱体,活性炭为载体,采用浸渍法制备了Rh/C催化剂,并使用场发射透射电镜对催化剂进行了表征。同时考察了制备条件对Rh/C催化剂在6-羟基-3,4-二氢异喹啉-2-甲酸甲酯-3-甲酸乙酯加氢反应中催化性能的影响。     

碳化钨的形貌调控及其载铂电化学性能

本文采用水热模板法,通过添加表面活化剂柠檬酸和模板剂氧化石墨烯（GO）调控前驱体的形貌尺寸。将前驱体置于空气气氛中进行热处理,得到厚度薄、尺寸小、分散的WO₃。在氮气保护气氛下,通入乙醇/甲醇液体碳源,并处于1 000 ℃下保温2 h,进行原位还原碳化反应,得到表面包覆石墨化碳层的碳化钨（WC@C）。在WC@C表面原位负载不同浓度的Pt NPs,得到Pt-WC@C复合催化剂。该催化剂Pt-WC@C-1（10% Pt）在碱性溶液中性能较佳,电流密度为10 mA/cm2下的过电势（η₁₀）为187 mV,塔菲尔斜率为115.7 mV/dec（10% Pt）;在酸性溶液中具有更优良的析氢催化性能,Pt-WC@C-2（5% Pt）性能优于Pt-WC@C-1（10% Pt）和Pt-WC@C-3（1% Pt）,η₁₀为87.6 mV,塔菲尔斜率为51.2 mV/dec。这主要归因于分散性较好的WC表面包覆了较薄的石墨化碳层。      

稀土固体超强酸Ce4+-SO42-/ZrO2催化剂的制备及性能研究

将固体超强酸SO42-/ZrO2负载稀土铈,制备了新型催化剂Ce4+-SO42-/ZrO2,用于催化合成溴代正辛烷。考察了硝酸铈的质量百分浓度、焙烧温度、焙烧时间等因素对其催化性能的影响;并采用IR、XRD和Hammett指示剂法对其性能进行了研究。     

TiO2/C制备及光催化降解性能

以钛酸四丁酯为钛源负载活性炭制备了Ti02/C复合催化剂,从催化剂的用量、循环使用次数以及与P25比较等几个方面分别考察了该复合催化剂的催化降解甲基橙的活性.实验结果表明,Ti02/C复合催化剂提高了催化活性.     

活性炭表面性质对Pd/C常温氧化CO的影响

采用等体积浸渍法制备了活性炭负载Pd催化剂(Pd/C),通过正交实验研究了活性炭的种类、催化剂的制备条件等对活性炭负载钯催化剂上CO氧化性能的影响,得到了最优的制备条件。并通过N2吸附、程序升温脱附(TPD)、程序升温还原(H2-TPR)和透射电镜(TEM)等对催化剂进行了表征。正交实验极差分析表明制备各因素对催化剂氧化CO活性影响的次序为:还原剂>活性炭>还原剂用量>还原温度>还原溶pH值。催化剂表征结果表明活性炭的比表面积和孔径分布不是决定Pd/C催化剂性能的关键因素,活性炭的种类、表面组成和性质对催化剂的性能有显著的影响。其中椰壳炭(AC1)表面羧基的活性较高,同时具有较强的表面碱性,有利于活性金属Pd在载体表面的分散,并提高了Pd与载体之间的相互作用,从而使催化剂具有较高的CO氧化性能。提高Pd的担载量,可显著提高催化剂稳定性。以乙二醇作为还原剂,在pH=10,还原温度为60℃的条件下所制备的0.5%Pd/AC催化剂,在反应温度20℃时连续反应120 h仍可保持CO的全转化。     

稀土固体超强酸Gd3+- SO2-4/ZrO2催化合成乙酸正丁酯

采用乙酸、正丁醇为原料,以固体超强酸Gd3+ -SO2-4/ZrO2作为催化剂,催化合成乙酸正丁酯.用固体超强酸Gd3+ -SO2-4/ZrO2和SO2-4/ZrO2进行催化活性对比试验,考察浸渍硫酸浓度、浸渍时间、焙烧温度对催化剂活性的影响以及原料酸醇比、反应时间、催化剂用量对酯化率的影响,从而确定固体超强酸的最佳制备条件.试验结果表明:在反应温度105～110℃,催化剂用量1.5g,n(正丁醇)∶n(乙酸)=2.5∶1,反应时间2.5h条件下,酯化率可达98.86％;催化剂重复使用效果明显;加Gd3+的固体超强酸的催化活性明显增强.