微波合成Pt-M/C催化剂及其催化性能比较

采用微波多元醇法合成了Pt/C、Pt-M(Fe、Co、Ni)/C电催化剂,通过X-射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)测试手段对催化剂的微观结构、表面形貌等物理性能进行表征,并对其电化学性能进行了比较。测试结果表明:催化剂均高度分散在Vulcan XC-72碳载体上,Pt/C、Pt-Fe/C、Pt-Ni/C和Pt-Co/C电催化剂的平均粒径分别为:3.4、2.6、2.8、3.1 nm。在室温28℃下测得的电化学性能结果表明:合成催化剂在甲醇中的氧化活性高低顺序为:Pt-Fe/CPt-Co/CPt-Ni/CPt/C,催化剂电催化性的稳定性高低顺序为:Pt-Ni/CPt-Co/CPt-Fe/CPt/C,合成的Pt-M/C电催化剂催化性能均比Pt/C催化剂高,掺入合金Fe、Co和Ni后的Pt-M/C催化剂均具有较好的抗CO中毒的能力。     

杂多酸改性PtRu/C催化剂的研究

采用金属粒子在载体上的不同负载顺序制备了甲醇电氧化PtRuPMo12/C催化剂.TEM测试结果显示,PMo12能吸附在PtRu表面并在载体表面均匀分布.循环伏安测试表明,与PtRu/C催化剂相比,PtRu/C-PMo12催化剂具有更高的活性和更负的起始氧化电位.计时电流曲线表明,PtRu/C-PMo12催化剂活性衰减较慢,具有较高的抗CO中毒能力.XPS结果表明,在PtRu/C-PMo12催化剂中,Pt主要以零价态存在.     

工艺条件对Pt/CA甲醇电氧化催化性能的影响

以炭气凝胶(CA)为载体,采用液相浸渍还原法制备了Pt/CA催化剂,对比研究了各种制备工艺条件包括还原温度、热处理和还原剂种类对Pt/CA催化剂甲醇电氧化催化性能的影响。结果表明:当以HCHO为还原剂时,80℃比60℃更有利于制得结晶完好、电化学活性表面积大的高活性甲醇电氧化催化剂,热处理不仅不能改善该催化剂的甲醇电氧化催化性能,反而使其中的Pt颗粒团聚长大、电化学活性表面积降低、甲醇电氧化催化性能下降;与HCHO相比,乙二醇作为还原剂更有利于制得电化学活性表面积大、甲醇电氧化催化活性高的Pt/CA催化剂。     

质子交换膜燃料电池Pt-Fe/C催化剂合成及性能

用铁作掺杂元素,通过液相均相沉淀-气/固高温还原两段反应方法合成了碳载Pt-Fe合金电极催化剂。研究了三种碳载体(Vulcan XC-72、乙炔黑、松木炭)对催化剂合成的影响。采用TEM(透射电镜)、SEM(扫描电镜)技术对合金催化剂的物理性质进行了测试。结果表明,获得的Pt-Fe/C催化剂中合金催化剂在Vulcan XC-72碳载体中分布均匀,粒度约5 nm。通过单电池放电实验,研究了不同的载体、铂/铁原子比、热处理温度等对电池放电性能的影响,实验表明,在本实验条件下,用Vulcan XC-72作载体、Pt/Fe原子比为1∶1、热处理温度900 ℃时,电极催化性能较好。但电极稳定性实验发现,Pt-Fe合金催化剂电极在大电流下放电时,电极的稳定性不能达到满意效果,这方面的工作还有待进一步研究。     

PEMFC碳载体抗腐蚀能力研究

催化剂碳载体的腐蚀会引起催化剂衰减,最终导致PEMFC电池性能下降.在三电极体系中采用动电势扫描和恒电势氧化的方法对XC72、MWNT和石墨化XC72三种碳载体的抗腐蚀能力进行了研究.实验结果表明在三种载体中,石墨化XC72具有最优的抗腐蚀能力,MWNT其次,XC72的抗腐蚀能力最差.试验分析了温度的升高对载体腐蚀的促...     

聚苯胺碳纳米管负载Pd对甲醇氧化性能的研究

在低温条件下,以导电聚合物聚苯胺修饰的碳纳米管为载体,通过微波辅助合成法制备催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)测试手段对其进行微观结构表征,结果显示,聚苯胺修饰碳纳米管使载体表面Pd纳米粒子负载更加均匀,分散性得到改善;电化学测试结果显示,甲醇在Pd/CNTs-PANI(1∶0.08)催化剂上的氧化电流峰值明显增大,氧化起始电位从-0.411 V负移至-0.502 V,动力学性能提高;Pd/CNTs-PANI(1∶0.08)催化剂在测试过程中衰减平缓。聚苯胺修饰载体制备的催化剂对甲醇氧化具有较高的活性和稳定性。     

中空结构纳米PtNi催化剂对乙醇电氧化性能研究

以H_2PtCl_6·6 H_2O和Ni C_4H_6O_4·4 H_2O为金属前驱体,XC-72R作为载体,Na_3C_6H_5O_7作为络合剂,KBH_4作为还原剂,采用两步浸渍还原法合成具有中空结构的Pt Ni/C纳米催化剂。使用透射电子显微镜法(TEM)、X射线衍射法(XRD)、能量散射X射线谱(EDX)和X射线光电子谱法(XPS)对其进行物理表征,循环伏安曲线(CV)和计时电流曲线对其在酸性乙醇中进行催化氧化性能测试,结果显示Pt Ni纳米粒子具有中空结构,其对酸性乙醇的催化氧化能力及稳定性较一步浸渍还原法合成的纳米催化剂都有所提高。     

微波法合成PtMox/C催化剂及其甲醇电氧化催化性能

寻找既具有高的甲醇电氧化催化活性、又具有强的抗CO中毒能力的阳极催化剂是当前DMFC研究工作者的迫切任务.在比较研究传统的液相浸渍还原法和微波合成技术对催化剂PtMo1/2/C微观形貌、晶体结构和甲醇电氧化催化活性影响的基础上,系统研究了Pt和Mo的原子配比对PtMox/C催化剂晶体结构、甲醇电氧化催化活性和抗CO中毒能力的影响.结果表明,微波法更有利于制得高结晶度、均匀分散、甲醇氧化催化活性更高的催化剂;微波法制得的催化剂PtMox/C中,Mo的加入虽然使催化剂的晶格参数有所改变,但PtMox/C仍表现为Pt的(fcc)晶型,其中PtMo1/2/C具有最好的甲醇氧化催化性能和抗CO中毒能力.     

杂多酸修饰碳纳米管载铂催化剂对甲醇的电催化

用滴涂法制备了杂多酸修饰多壁碳纳米管载铂催化剂( Pt/CNTs-HPA),研究了它在硫酸中的电化学行为以及对甲醇的电催化氧化.实验结果表明,与Pt/CNTs修饰电极相比,Pt/CNTs-HPA修饰电极对甲醇电催化氧化速率明显增加,且对甲醇的催化氧化是扩散控制的电化学反应过程,该修饰电极具有良好的稳定性.     

PEMFC用Pt/C催化剂耐久性的研究进展

总结了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用Pt/C催化剂在长时间运行过程中性能衰减的主要原因及近年来提高Pt催化剂稳定性的方法.性能衰减的主要原因有:Pt在碳载体上的迁移、团聚;Pt纳米粒子的溶解再沉积;Pt中毒及碳载体的腐蚀.选用更稳定的载体和Pt合金化是提高稳定性研究的重点,通过对Pt进行封装也可提高Pt/C催化剂的稳定性.     

负载在预处理后CNT上的Pt氧化甲醇的性能

对多壁碳纳米管(MWCNT)进行了预处理.红外光谱分析证明:预处理后,MWCNT的表面生成了较多的活性官能团.以处理后的MWCNT为载体、乙二醇为还原剂,用交替微波法制备了Pt/CNT催化剂.相比于在10%HF中搅拌和在10%HF与浓HNO_3混合溶液中搅拌,在10%HF中搅拌再用浓HNO_3回流后的MWCNT作为载体制备的Pt/CNT催化剂,粒径为3.76 nm,具有最大的活性面积,对甲醇的氧化性能最好.     

Pt合金催化SO_2电化学氧化反应的研究

SO2电化学氧化反应一般用于工业废气脱硫、硫循环水电解制氢、硫氧化物检测等领域,随着SO2对质子交换膜燃料电池(PEMFC)毒化问题的出现,人们逐渐关注SO2电化学氧化的研究。电催化剂是SO2电化学氧化过程的关键材料之一。以Pt Ru/C、Pt3Pd/C和Pt/C作催化剂,采用循环伏安测试和极化曲线测试进行SO2电化学氧化研究。循环伏安测试结果显示,相同时间内Pt Ru/C催化剂表面SO2氧化量最高,Pt3Pd/C最低。极化曲线显示,Pt Ru/C催化剂上SO2电化学氧化的半波电位低于Pt3Pd/C和Pt/C催化剂,且Pt Ru/C催化剂上氧化峰电流最高。三种催化剂对SO2电化学氧化的活性高低为Pt Ru/CPt/CPt3Pd/C。     

交替微波加热法制备Pt/C催化剂的研究

利用交替微波加热法制备了Pt载量高于 40 %的Pt/C催化剂 ,具有制备过程简单 ,方便 ,快速等特点。采用TEM和XRD等分析技术对催化剂进行了表征 ,并对甲醇的电化学氧化性能进行了研究。结果表明 :以本法制备的Pt/C催化剂的Pt颗粒高度均匀地分散于VulcanXC 72碳载体上 ,粒径分布在 2 5～ 5nm之间。由该催化剂制备的电极对甲醇的电化学氧化性能优于E TEK公司的同类产品     

碳载Pt-Cr合金催化剂的制备及其性能比较

用铬作掺杂元素,通过液相均相沉淀--气/固高温还原两段反应方法制备了碳载Pt-Cr合金催化剂,采用热分析方法(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)技术测试了合金催化剂的晶体结构和表面形貌.结果表明,用VulcanXC-72作载体,N(Pt):N(Cr)为1:1,热处理温度为950 ℃,催化剂的电化学活性表面积最大,催化活性最好.在电解液为0.5 mol/dm3硫酸溶液和2 mol/dm3甲醇/硫酸溶液中用循环伏安法测试,自制的碳载Pt-Cr合金催化剂比商业Pt/C催化剂甲醇氧化活性低,因为Cr的存在,降低了Pf活性点旁三个相邻Pt存在的概率,从而降低了甲醇的氧化活性.     

热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性的影响

对商业Pt/C和PtRu/C催化剂进行真空加热处理,研究热处理对催化剂微观结构变化及甲醇氧化的影响.X射线衍射光谱法(XRO)和热重(TG)研究结果表明:低温(210℃以下)真空加热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性金属组分的晶体结构和催化剂表面处于活性位置(Pt-C结合位置)的碳原子数没有较大影响.电化学测试结果表明:热处理后的商业Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇氧化活性均高于初始催化剂,而且180℃加热处理的Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇催化氧化性能最好,其电化学稳定性在热处理前后基本保持不变.     

甘油和乙醇在Pt-CeO2/C电极上的氧化

用交替微波加热法快速制备CeO2/C复合材料,进而制备Pt-CeO2/C.用电化学方法研究了甘油、乙醇在KOH溶液中,在Pt/C和Pt-CeO2/C电极上的电化学氧化性能.结果显示:负载在碳粉上的Pt和Pt-CeO2催化剂对甘油和乙醇的电化学氧化具有较高的活性,而Pt-CeO2/C催化剂与Pt/C催化剂相比,表现了更好的活性和更强的抗毒化能力.     

碱性醇类燃料电池新型催化剂的研究

用交替微波加热法快速制备CeO2/C复合材料,进而制备Pt-CeO2/C。用电化学方法研究了甲醇、乙醇、甘油和乙二醇在KOH溶液中在Pt/C或Pt-CeO2/C电极上的电化学氧化性能。结果显示负载在碳粉上的Pt和Pt-CeO2催化剂对四种醇的电化学氧化具有较高的活性。而Pt-CeO2/C催化剂与Pt/C催化剂相比表现了更好的活性和更强的抗毒化能力。     

钴载量对Co-PPy/C催化剂氧还原性能的影响

以XC-72炭黑为载体,原位聚合制备碳载聚吡咯(PPy)复合载体,采用浸渍法及1 073 K高温热处理,制备Co-PPy/C催化剂。通过XRD、透射电镜(TEM)、元素分析(EA)和X射线光电子能谱(XPS)测试,对Co-PPy/C催化剂的结构和形貌进行分析。循环伏安和线性扫描伏安(LSV)测试结果表明:Co0.50-PPy/C催化剂在酸性介质中具有良好的氧还原活性。在0.5 mol/L H2SO4中,353 K下处理72 h后,催化剂中的钴粒子全部被溶出;催化剂中吡啶氮和石墨氮是此类催化剂的氧还原反应(ORR)活性中心。     

Ag/C催化剂催化PEMFC中氧还原性能的研究

以酸化处理的XC-72炭黑作为载体,利用化学还原法制备不同Ag载量的Ag/C催化剂。通过XRD、投射电镜(TEM)测试,对Ag-Co/C催化剂的结构和形貌进行分析,并在酸性介质中测试Ag-Co/C的循环伏安和线性扫描曲线。结果表明:30%(质量分数)的Ag/C具有最高的电化学催化活性,Ag/C催化氧气还原时2电子和4电子转移并存。     

炭载体前处理对Pt/C催化剂Pt分散性的影响

通过对VulcanXC-72炭黑进行不同条件的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)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、酸碱滴定等技术手段对载体的物理化学性质进行了表征。以甲醛为还原剂,氯铂酸为前驱体,经过前处理的VulcanXC-72炭黑为载体,制备了Pt/C电催化剂,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)技术对催化剂进行了表征,考察了炭黑的不同处理条件对Pt/C催化剂分散性的影响。实验发现VulcanXC-72炭黑经过处理后,表面酸性含氧官能团的含量有较大的变化;使用官能团含量较低的炭黑(N2处理)作为载体制备的Pt/C催化剂,Pt颗粒分散性较高,并在单体电池性能测试中显示了最高的催化活性。